68404
Автоматические регуляторы
Лекция
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Регулирующее воздействие формируется в зависимости от заданного значения величины регулируемого параметра Регулирующее воздействие формируется в результате автоматического поиска т. Недостаток: сложность принципиальной электрической схемы регулирования что предъявляет повышенные требования...
Русский
2014-09-22
562 KB
25 чел.
Лекции 15
Автоматические регуляторы
Для упрощения выбора регулятора используется следующий ряд классификаций.
Регулятор давления |
Регулятор температуры |
и т.д. |
Помимо специфических регуляторов существуют универсальные, которые могут управлять несколькими технологическими параметрами.
Прямого действия |
Косвенного действия |
Используют для работы энергию непосредственно из объекта управления |
Получают энергию от дополнительного источники питания |
Позиционный |
П |
И |
ПИ |
ПД |
ПИД |
С предварительной настройкой |
С автоматической настройкой |
Регулирующее воздействие формируется в зависимости от заданного значения величины регулируемого параметра |
Регулирующее воздействие формируется в результате автоматического поиска, т.е. в результате пробных регулирующих воздействий на объект. |
Электрические |
Пневматические |
.Гидравлические |
Используются для невзрывоопасных (не пожароопасных) объектов и при больших расстояниях от станции управления до объекта (до 20 км).
Недостаток: сложность принципиальной электрической схемы регулирования, что предъявляет повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала.
Электрические регуляторы делятся |
|
Аналоговые |
Цифровые |
Регулятор, который использует сигнал, непрерывно изменяющийся во времени, и преобразует его в непрерывный сигнал, используемый в качестве управляющего. |
Регулятор, в котором для формирования заданного закона регулирования используется цифровая форма представления как входной, так и промежуточной информации. |
Реально используемый регулятор отличается от идеального, что математически может быть представлено последовательностью идеального и балансного звеньев: W(p)реал = W(p)идеал W(p)бал Где свойства балансного звена определяет отличие характеристик реального регулятора от идеального. Причины , вызывающие появление балансного звена:
|
Преобразование сигнала в цифровую форму выполняется с помощью АЦП. Наличие АЦП приводит к квантованию входного сигнала, как по времени, так и по уровню. Квантование входного сигнала во времени и дальнейшая его обработка в цифровом виде приводит к тому, что изменение регулирующего воздействия совершается только в определенные моменты времени с некоторым интервалом, что характерно для регуляторов дискретного действия . Между этими моментами регулирующее воздействие остается устойчивым (интервал времени = время цикла). При времени квантования стремящемся к нулю характеристики систем с цифровым и непрерывным регулятором практически совпадают. |
Применяются :
|
Достоинства:
Недостатки:
Применяются в чистом виде значительно реже, т.к. расстояние между элементами системы регулирования не превышает 50 м, т.е. они устанавливаются непосредственно около объекта регулирования.
Достоинства:
Недостатки:
Стабилизирующие |
Программные |
Следящие |
Заданный параметр поддерживается на определенном заданном значении |
Регулятор изменяет параметр согласно заранее определенной функции его изменения во времени. |
Регулятор, который изменяет регулируемый параметр в соответствии с изменением другой величины, характер изменения которой заранее не известен. |
Аппаратные |
Приборные |
Агрегатные |
Модульные |
Регуляторы, работающие в комплекте с датчиками, т.е. имеющие самостоятельную цепь измерения регулируемого параметра |
Конструктивно объединены с измерительными приборами и получают от них информацию о величине параметра. У них низкие динамические свойства по сравнению с аппаратными и менее надежны. |
Состоят из отдельных унифицированных блоков, выполняющих довольно сложные функции (алгебраические, интегрирующие, дифференцирования) |
Набираются из отдельных элементов, выполняющих простейшие функции. Например, пневматическая система элементов УСЭППА или КЭМП. |
Пневматические регуляторы
Существует 4 поколения развития пневмоавтоматики:
Распространение получили агрегатные комплексы системы «СТАРТ», «Центр», использующие элементарный и блочно модульный принцип, и построенные на основе системы УСЭППА.
Любое новое устройство пневмоавтоматики собирается путем коммутации пневмоэлементов универсального назначения.
Структурная схема пневматического регулятора
ПП первичный преобразователь;
ЗУ задающее устройство;
РУ регулирующее устройство;
ЭС элемент сравнения;
УМ усилитель мощности;
ПОЗ позиционер;
ООС отрицательная обратная связь.
Для передачи сигнала между блоками регулятора используется унифицированный пневматический сигнал. В качестве ЗУ используются редуктор или ручной регулятор давления, с помощью которого можно замыкать или размыкать мощные пневмолинии.
Математические операции, необходимые для воспроизведения законов регулирования осуществляется с помощью пневматического усилителя и элемента сравнения, хваченных обратной связью положительной или отрицательной.
ИМ характеризуется простотой конструкции, низкой стоимостью, достаточно высокой мощностью, быстродействием. Он представляет собой усилительное звено, поэтому ИМ не изменяет тип закона регулирования, который был сформулирован на РУ.
Для обеспечения максимальной дальности передачи сигнала и большой его мощности, рядом с ИМ устанавливается ПОЗ, который является практически усилителем мощности. Чтобы не было потерь в точности передачи командного сигнала, вводится отрицательная обратная связь по положению выходного элемента ИМ. Сигнал с ПОЗ усиливается по мощности за счет увеличения питания или за счет большого расхода воздуха.
Элементы, на которых строится пневморегулятор, в большинстве своем рассмотрены в элементарных пневматических преобразователях:
Элементы пневматических устройств предназначены для выполнения различных операций с пневматическими сигналами, однако номенклатура операций ограничена. Поэтому в подавляющем большинстве устройств пневматические сигналы предварительно преобразуют в силу и перемещение, а после этой операции снова в пневматический сигнал (РВХ F l P).
В качестве примера рассмотрим позиционный регулятор ПР1.5
ЭС двухвходовый состоит из четырех камер: Б и В глухие и А и Б - проточные.
Регулятор реализует 2-х позиционный закон регулирования. На выходе регулятора возможно только два значения 0 (0,02 МПа) или мах (0,1 МПа). Регулятор обрабатывает каждое воздействие, которое необходимо преобразовать в давление. Этот регулятор не имеет настраиваемой зоны возврата, т.к. гистерезис постоянен и обусловлен конструктивными особенностями.
Алгоритм работы регулятора следующий:
Р = РЗД - РВХ
Предназначен ЭС для сравнения двух входных сигналов. На выходе формируется дискретный сигнал (0 или 1). Двухвходовое реле с подпором состоит из четырех камер и блока (3 мембраны, связанные между собой штоком), а также 2 дросселей типа сопло-заслонка. Площадь средней мембраны больше площади крайних. Давление в камерах создает усилие, действующее вдоль оси штока. Если результирующее усилие направлено вертикально, то мембранный блок закрывает подачу давления питания.
Усилитель мощности используется на больших пневмотрассах через каждые 300 м. Усилитель имеет 3 секции , связанные в мембранный блок, который состоит из 2 мембран, равной площади и клапана, обеспечивающего сопротивление потоку воздуха из камеры А в камеру Б и из камеры Б в камеру В. Поскольку площади мембран равны, то давления на входе и выходе усилителя в момент равновесия будут равны.
Электрические регуляторы
Выполняются как приборного, так и аппаратного типа, а также широко представлены и агрегатные электрические комплексы.
Особенности электрических регуляторов:
Достоинства: без питания выходной элемент исполнительного механизма, остается неподвижным сколь угодно долго, что достигается с помощью самотормозящих редукторов;
Недостатки: наличие выбега выходного элемента, т.е. движение выходного элемента после отключения сигнала в течение некоторого времени. Это свойство может обусловить наличие колебаний в системе регулирования, особенно, если исполнительный механизм на охватывается обратной связью.
Наиболее часто используются агрегатные электрические средства:
Функциональный состав комплексов Каскад, АКЭСР
Комплексы состоят из различных регулирующих и функциональных устройств, предназначенных для преобразования сигналов, поступающих от датчиков, а также для формирования команд управления исполнительными механизмами.
Взаимосвязь всех блоков в комплексе представлена в виде диаграммы.
Регулирующие блоки |
Импульсные блоки ( 24В) |
Аналоговые блоки(0-5мА) |
|||||||
Блоки оперативного управления |
Блоки ручного управления |
Задатчики |
|||||||
Функциональные блоки |
Измерительные блоки (1) |
Алгебраич. блоки |
Логические блоки |
Блоки нелиней. преоб.(2) |
Диф..- интегр. |
Усилители |
|||
Первичные преобразователи (датчики) |
Токовые: 0-5мА, 0-20мА, 4-20мА |
Взаимная индуктивность: 0-10мГн, 0-2В |
Неунифицир сигнал ТП, ТС |
… |
Совокупность регулирующих, оперативных и функциональных блоков образуют комплекс.
1 измерительные блоки служат для непосредственного воспроизведения информации.
2 блоки нелинейного преобразования служат для кусочно-нелинейной аппраксимации.
На основе элементов этого комплекса можно:
Методом агрегатирования устройств в комплексе может быть построены разнообразные схемы регулирования и управления технологическими процессами. При этом из устройств комплекса могут быть скомплектованы как простейшие сигнализаторы, так и сложные многоуровневые АСУ ТП, с развитыми вычислительными и логическими функциями. Комплексы могут функционировать как самостоятельно, так и взаимодействовать с выше или параллельно стоящими системами управления, построенными на базе других агрегатных комплексов.
В настоящее время «автоматика» ориентирована на использование микропроцессорных средств. Микропроцессорные контроллеры в совокупности с локальными вычислительными сетями создают новый спектр функциональных возможностей:
Обобщенная структурная схема микропроцессорного контроллера(МПК)
МП микропроцессор;
ЗУ запоминающее устройство: ПЗУ постоянное (логические схемы), ППЗУ перепрограммируемое (изменение программы), ОЗУ оперативное;
УСО устройство связи с объектом для ввода и вывода информации;
СУ согласующее устройство (согласование уровня сигналов от ПП к преобразователю гальванически развязанное);
АЦП и ДЦП аналогово и дискретно цифровые преобразователи;
ЦДП и ЦАП цифро аналоговые и дискретные преобразователи.
Чтобы мог общаться с МПК используются:
ИН индикаторные устройства;
ПУ пульт управления контроллером или соединенная с МПК ЭВМ.
Недостатки:
PAGE 90
к ИМ
от ПП
ПУ
ИН
ОЗУ
ППЗУ
ПЗУ
МП
ЗУ
ЦДП
ЦАП
СУ
УСО2
ДЦП
АЦП
СУ
УСО1
0,02-0,1МПа
0,25МПа
ООС
ООС
0,14МПа
РУ
0,02-0,1МПа
РО
ИМ
ПОЗ
ЗУ
УМ
ЭС
ПП
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
34018. | Исторические формы общности людей | 38.5 KB | |
Историческими формами общности людей принято считать: род племя народность нацию. Это исторически восходящие формы объединения людей. Это связано с тем что в обществе где господствует коллективная собственность на средства производства и уравнительное распределение еще не дифференцировались интересы людей. | |||
34019. | Государство | 32 KB | |
Государство это одна из сложнейших и самых запутанных тем социальной и политической философии что связано в значительной степени с тем что она затрагивала и затрагивает интересы людей находящихся у кормила власти. Цицерон определяет государство как дело достойное народа подчеркивая при этом что народ не любое соединение людей собранных вместе каким бы то ни было образом а соединение многих людей связанных между собою согласием в вопросах права и общностью интересов . Макиавелли определяет государство как аппарат управляющий... | |||
34020. | Философия истории | 26 KB | |
Философия истории представляет особую сферу практической философии исследующей смысл и значение уникального явления человеческой жизни исторического бытия. Тем не менее несмотря на большое разнообразие теоретических подходов к феномену истории единой унифицированной философскоисторической концепции до сих пор не существует. Есть все основания полагать что именно в этом отсутствии единой теоретической версии философии истории есть и свои положительные черты. Термин философия истории введен в научный оборот сравнительно недавно... | |||
34021. | Глобальные проблемы человечества | 23.5 KB | |
Десять тыяч лет назад было около 5млн человек 2 тысячи лет назад около 200 млн в 1960 г 3 млрд в 1975 4 млрд в 1987 5 млрд в 2000г более 6 млрд человек. | |||
34024. | Возникновение христианства как мировой религии. Средневековая философия. Доказательства бытия Бога. Принцип средневековой философии | 25.5 KB | |
Доказательства бытия Бога. Существование бога самоочевидно но если мы не знаем что такое бог то эта очевидность сомнительна. Невозможно определить бытие бога. Человек не может познать бога. | |||
34025. | Философия эпохи Возрождения | 24 KB | |
2 Расширение кругозора человека возникновение естествознания. Место человека периферийное т. Книги понижали достоинство человека в мире низводят человека с божественной высоты до земной. Гуманизм человек предстает как высшая ценность способности которой должны быть раскрыты полностью всё для блага человека. | |||
34026. | Проблема рационализма и сенсуализма начала 19 в. (сравнить Декарта и Локка) | 30 KB | |
разуме в центре работы теория познания Всякое познание это сближение с опытом. Он создаёт психологическую теорию познания. Что является самым главным в процессе познания По Декарту: чувства делятся на пришедшие из вне врожденные обнаруживаются нами самими. считает что элементы познания возникают только из чувственного опыта. | |||