Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 58
Текст из файла (страница 58)
' Выходной сигнал первичного (главного) регулятора используется в кввв"' опорного для вторичного (вспомогательного) регулятора. два ко тура обра !Ой связи вложены друг дру р в га; вто ичный контур распв" жен внутри первичного. динамика вторичцог ур го конт а должна быть значи выше, чем динамика первичного. сыюец В каскадных с истемах управления особого внимания р у фф т еб етэйлйлектна К нт е можно использовав л вл редотвратить насыщение во вторичном контуре но „ „ итм, показанный в разделе 6.5А. Однако, для пред р ля п е отв ащения насьпцения ,ляторв, 9 ном контуре необходимо определить момент ритм, п т насыщения вторичного Регу т ый перевал которых системах при насыщении втор Р гу ичного егулятора первичныи и они ллв'и в р чной режим. Поскольку оба контур р а имеют азличные скорости, он а ягора она в пользовать разную частоту выборки, пр п .
б, п ичем для вторичного регулято в чНОГО РВ'у' б значительно выше, чем для первично . р гр ч ого. П о аммадляпервичн ыть зн ч го е лятора. Первичный ый КОН", б б о лять опорноезначениедлявторичногорегу е ато а или от друго и прпгй пирования может получать опорное значение от оператора 6.6.2.
Селективное управление и вьлкс ' Во многих задачах управления процесс' ' р сами число изменяемых или ет одп их переменных. Это не позволяет личин превосходит число управляющ Р .. ет но исключить оши ки в либки во всех управляемых величинах при произвол ьнь тейшие Р" ннопных значений или возмущениях, используя лишь простейши Бй. "' Границы пРименения ПИД-регуляторов 255 Рования. 'л Г ПИП. ? раницып менения ПИД-РеГУлЯтоР Иинл-регулято ы сп Ил- р успеплно применяю я " енными про есс д я решения многих задач управления на стем цессами. Основная п ичина их ии есс, р их широкого распространения ввлетво мические свойства большинства техниче 'впвч Я ПИЛ РегулЯтор Роксимировдть динамическими мо ел нтел не подходит для п а д ями второго порядьнУ10 Роль иг у р вления процессами, в кото"в'ченнь1 рают следующие факторы: "ные задержки; влебатель ° ьный ха акте р динамики системы (ко нле пв мнлексные полюса с малым замен ввия и араметров, как п е К~ЛЬКО ВХ р дсказуемые,такинепредсказ емые; О ВХОДОВ И ВЫХОДОВ.
вг азуемые; Панич ения буд т асс у р с мотрены в настоящем разделе. анны входом одним выходом Прц селе , ван м Управлении '5е'есг(це нви большее число Регуляторов управляю б вва н. И ПОЛПИТЕЛЬНЫММЕХЗНИ,, свове измерительной инфор каис ф Рмируется по Результатам изм- як в ий первлленнои процесса несколькими ввн нбвлее подходягцее из цескольких из, Р н й й, спекторы представляют собой пе( л рает ви в элементы, Расширяющие функции кОнту ров регулирования, которые и о,, нзовать в цифровых системах.
Применение сел ь е пров селекторов не только улучшает у системы но и загцищает ее оз. опасных Режи из типов селекторных Устройств использУет льзует в качестве выхода наибольший „„„, еныпий из двух или более входных сигналов налов (на схемах оборудования сер максимального значения обозначается 05, я, а селектор минимального значеи с) Такой тип селектора, например, можно , можно использовать для выбора макси- в в в „О из нескольких измеРенных значений ч ний температуры в качестве вхо а , автора или порога срабатывания в системе хода меаварииноисигнализации. ввпвктора определяет среднее нескольких в . "Рутой тип льких входных сигналов.
Это позволяет изме- йпть температуру на основе показаний не одного, а не Одного, группы дыж~~ж, что о ышает Примером селективного управления может сл жить сис гвппвснабжения. За служить система централизованного адача управления — ег ли овать ск р у р ть скорость питательных насосо зом, что ы давление в тепловой сети всег а н зом, что ы ав.. " гд аходилось выше определенго значения. В качестве выходной величинь ОВВЛЬНЫИ МОМЕНТ ВР в личины лля управления в прот времени выбирается точка с наимен Поскольку положе меныпим значением давления. жение этои точки меняется со в еме р менемизависитотрежимарабо ы, щие сигн р х точек сети, Сел ктор выбирает а щие сигналы со ираются от различны Авв я таким ооразом, чтобы п авл ввл всходя из мл у р' ение скоростью насоса осуществляИсп минимального давления.
рхнихилинижнихп еделов спользование ве вбей пру~ой тип р дляпеременныхпроцессапредставлятип селективного уп авления, н ' тип р я, называемый блокированием (огет<Й). остигает одного из этих пределов, но мал викт н вкшочавт тся аварийные и оцед ы. ов, нормальная работа регулятора прекр— ар урь . Механизм "антинасыщения" йвоп е ее р д л нномсмыслечастныйслучайблоки ь .. " " гуляторов „„цы пРимененив ПИД-РегУлвторов 67ГР "" Глава 6. Структуры управ аалзь„ 256 'г'(з) Сд СР е ' (7с(л) 1ь Сд С»ь е-»Т Пример В.7 концентрацич 1.6 1.0 0.8 0.6 ОА 0.2 15 " 07 6.7.1.
Временные задержки Временные задержки (Вте Ые1аул), или запаздывания (ареал(нтел), довод „ аз~ то наблюдаются в промышленных процессах. Они являются следствием про ленных систем, различных контуров обратной связи или могут быть связаны со зр еяь. нем, требуемым для выполнения анализа продукта и выдачи соответств „„' ' п»ж результатов в качестве данных измерений. Во всех этих случаях информац»,„„„' цессе поступает к регулятору позже, чем это требуется. Вообще говоря, любая „„ дывающая информация вызывает проблемы ("опоздавшие правильные дана оп»ибочны").
Задержки ограничивают работу систем управления и могут приз„г к неустойчивости технического процесса. Для того чтобы снизить риск неустойчивости, усиление при ПИД-управа,,„, процессами с временными задержками должно поддерживаться на возможно бп,„„ низком уровне. Поэтому применение ПИД-регуляторов к процессам с задеряк ь обычно сопровождается замедленной реакцией процесса на управляющее возлсй. ствие. Сказанное иллюстрируется следующим примером. Управление системой с временными задержками Система состоит из двух химических смесителей, соединенных последовм тельно (см.
также пример 3.7 и рис. 3.10). Концентрация с вытекающего химического продукта измеряется (переменная у), но процедура измерения требует времени Т. Влияние времени задержки иллюстрируется ПИ-управлением капцентрацией (рис. 6,18). , »»зл»». Рис... прав. е Р . 6.18. У» авление химическим процессом с помощью П1 -р. у '1И- ег пятера пР»' Па аметрь чин и»»р»» отсутствии времени еменнбго запаздывания (8 единицы зрзменя) ' р гулятора одинаковы в обоих случаях с тстп»п ПИ- ор был настроен на оптимальное управление при отсутс"и ПИ-регулятор ыл временной задержки.
Передаточная функция замкнутой системы где я е С вЂ” передаточная функция регулятора, Сл — передаточная функция пропесс, а множитель е " — пеРедаточнаЯ фУнкциЯ задеРжки измеРений. Обеспечить управление этой системой с помощью пРостого регулятора слож ио В приведенном примере в момент времени г = 0 концентрация являет- ,„лишком низкой, и регулятор увеличил дозировку для ее повышения. Любие изменения, связанные с действием регулятора при» = О, не проявляются момента 1 = 3. Так как при» < 3 регулятор не обнаруживает никаких изме„сни»1 концентРации, он пРодолжает Увеличивать дозиРовкУ. РезУльтат измепенвя, произведенного при1= О, впервые обнаруживается при г = 3.
Если усиление регулятора велико, то изменение концентрации за рассматриваемый промежуток времени будет значительным. Соответственно, регулятор снизит дозировку, однако результат этого действия будет обнаружен лишь при т = 6, з действия регулятора между г = 3 и г = 6 приведут к дальнейшему ухудшению. Трудности в системе с задержками возникают из-за того, что необходимая информац»»я, поступившая слишком поздно, ведет к нарушению устойчивости. Проблемы управления системами с временными задержками были решены в 1957 году проф.
Огго Смитом из Беркли. Он предложил регулятор, включающий модель системы, который получил название экстраполятора Смита (5т»77» Ргес»»с»ог) (рис. 6 19). Рас 6.16 лок-схема регулятора Смита Эт от регилято тор включает в себя как модель процесса, так»и учет времен пои задержлпа ' аЯ фУнкциЯ экстРаполатоРа СРЛгпредставлает собой мопель техничес- ередаточнал ф системы и „ 0 Е~ необязательно должна совпадать с передаточной функцией процесса с»л ' .оы — точнаа модель технического процесса, совпадающаас С, то непосРедНЫевычи.
специя показывают, что передаточная функция замкнутой системы г(з) Ся Ср е ' (,) 1 -С„Си 259 258 гран „ицы применения ПИД-регуляторов Глава 6. Структуры упр нм а сэкстраполятором ков»1ектракил Пример 8.8 1.2 1.0 0.8 0.6 0.2 скор оппь раствор»вял кислорода где 6я — передаточная функция обычного ПИД-регулятора, ор — модели », — чг »Рюн»! а е ~ — временнбй задержки. У экстраполятора Смита знаменатель перед даточн функции замкнутой системы такой же, как и у системы без задержки.