Автоматические регуляторы прямого и непрямого действия, непрерывные и дискретные

Электрический регулятор

Электрические регуляторы широко используются для автоматизации процессов в различных отраслях народного хозяйства, главным образом в энергетике и металлургии. Для нужд этих отраслей были созданы первые в СССР образцы универсальных электрических регуляторов. Позднее эти регуляторы были модернизированы и вошли в систему средств для регулирования технологических процессов, которая отвечает основным требованиям к универсальным общепромышленным регуляторам. Рассмотрим основные особенности универсальных электрических регуляторов в свете этих требований.

Электрические регуляторы, применяющиеся в нефтяной промышленности, вытесняются теперь пневматическими, как более взрывобезопасными дешевыми и безотказными, поэтому в настоящей главе основное внимание уделяется обзору пневматических регуляторов.

Электрические регуляторы основаны на замыкании или прерывании тока между платиновой проволокой и ртутным мениском. Ими нельзя непосредственно регулировать тепловое действие электрического тока, так как контакт устанавливается при повышении температуры и нарушается с понижением ее. Поэтому применяют дополнительные электромагнитные приспособления или так называемые обратные переключатели.

Электрические регуляторы быстро загрязняются под действием искр размыкания. Предупредить это можно, выкачивая воздух из пространства, где происходит замыкание, или заполняя это пространство каким-либо инертным газом. Были предложены и масляные выключатели

Электрические регуляторы, а также вспомогательную арматуру к ним — указатели положения регулирующего органа, ключи дистанционного управления, переключатели и др. — устанавливают на щитах, в местах, не подверженных вибрации.

Электрические регуляторы обеспечивают возможность передачи сигналов на большие расстояния, что очень важно, так как в промышленных условиях датчики и органы регулирования могут быть разнесены территориально.

Регулятор температуры прямого действия типа РПД.

Электрические регуляторы выпускаются двух типов: аппаратные, выполняющие только функции регулирования, и приборные, которые наряду с регулированием производят измерение и регистрацию регулируемой величины.

Электрические регуляторы обладают следующими основными премуществами: 1) возможностью регулирования величин, измеряемых электрическим путем; 2) простотой суммирования импульсов при измерении нескольких величин; 3) большой скоростью воздействия импульсов; 4) отсутствием ограничения радиуса действия; 5) возможностью точной настройки всех элементов; 6) наличием — источников вспомогательной энергии на любом объекте автоматизации.

READ  Инструкция по наладке, проверке и эксплуатации дистанционной защиты дз-503

Электрические регуляторы являются регуляторами косвенного действия, так как воздействуют на исполнительный элемент регулирующего звена, подводя к нему энергию от постороннего источника через свои сработавшие контакты.

Электрический регулятор этого типа целесообразно применить в качестве дополнительной меры, облегчающей регулирование путем изменения расхода воды.

Электрические регуляторы, обладая большей простотой по сравнению с другими видами косвенных регуляторов, в целом ряде случаев, где не требуется значительная точность регулирования, позволяют осуществить поддержание контролируемой величины в заданных пределах.

Электрические регуляторы состоят из двух основных узлов: измерительного блока и электронного устройсва, формирующего закон регулирования. Измерительный блок воспринимает сигналы от первичных приборов и задатчика, усиливает их, суммирует и формирует унифицированный сигнал, который подается на вход электронного регулирующего устройства, цектронное устройство включает электронный усилитель и регулирующее устройство с релейным или аналоговым выходом при использовании отрицательных обратных связей.

Схема регулятора температуры.| Схема регулятора давления прямого действия.

Электрические регуляторы широко применяются при автоматизации тепловых процессов в тепловой и атомной энергетике, в металлургии и других отраслях промышленности. Современные регуляторы строятся по блочно-модульному принципу, что обеспечивает широкие функциональные возможности системы и позволяет строить сложные и разнообразные взаимосвязанные системы регулирования многосвязанных объектов.

Теория и практика использования ПИД-устройств

ПИД-регулятор температуры способен поддерживать заданное значение какой-то величины на протяжении определенного промежутка времени. С этой целью используется изменение напряжения и других величин, которые можно рассчитать по специальным формулам. При этом учитывается величина уставки и заданного значения, а также разница или рассогласование.

1.

2.

В идеальном варианте напряжение u задается с помощью формулы 1. В ней хорошо просматриваются коэффициенты пропорциональности ПИД-регулятора, предусмотренные для каждого компонента. На практике используется другая формула 2 с коэффициентом усиления, подходящим к любому из трех составляющих.

На практике ПИД-регулирование систем в теоретическом плане анализируются довольно редко. Это связано с недостатком информации о характеристиках регулируемого объекта, нелинейностью и нестабильностью всей системы, когда невозможно использовать дифференцирующий компонент.

READ  Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Рабочий диапазон устройств, функционирующих на практике, обычно ограничивается верхним и нижним пределами. В связи с нелинейностью, каждая настройка выполняется экспериментально, при подключении объекта к системе управления.

Величина, образуемая с помощью программного алгоритма управления, имеет специфические особенности. Например, для нормальной регулировки температуры может потребоваться вместо одного сразу два прибора: один будет управлять нагревом, а другой – охлаждением. В первом случае осуществляется подача разогретого теплоносителя, а во втором – хладагента. Самым современным прибором считается цифровой ПИД-регулятор, воплотивший в своей конструкции все варианты практических регулировочных решений.

Настройка ПИД регулятора

Реле-регулятор напряжения: принцип действия

Регулятор тока

Регулятор мощности

Как подключить выключатель с регулятором яркости

Регулятор скорости вентилятора

Три составляющих рабочего процесса ПИД-регулятора

Формирование выходного сигнала осуществляет пропорциональная составляющая. Данный сигнал удерживает входную величину, подлежащую регулировке, на нужном уровне и не дает ей отклоняться. С повышением этого отклонения возрастает и уровень сигнала.

Если на входе регулируемая величина сравняется с заданным значением, то уровень выходного сигнала будет равен нулю. Однако на практике невозможно отрегулировать нужную величину с помощью лишь одной пропорциональной составляющей и стабилизировать ее на определенном уровне. Всегда существует вероятность статической ошибки, равной величине отклонения, поэтому стабилизация выходного сигнала останавливается на этом значении.

Данная проблема решается за счет использования второго, интегрирующего компонента. Его основным элементом является интеграл по времени, взятый от общей величины рассогласования. То есть, интегральная составляющая находится в пропорции с этим интегралом. Данный компонент способен ликвидировать статическую ошибку, так как регулятор постепенно накапливает учет статической погрешности.

Таким образом, при отсутствии внешних воздействий, через определенный период времени регулируемая величина будет приведена в стабильное состояние на отметке правильного значения. В этом случае величина пропорциональной составляющей будет нулевой, а интегрирующая полностью обеспечивает точность выходных данных. Однако и она может вызвать неточности, требующие исправления, в случае неправильного выбора коэффициента.

READ  Определение активной мощности в трехфазной сети. пример расчета

Эти отклонения устраняются за счет третьих – дифференциальных составляющих, пропорциональных с темпом изменяющегося отклонения величины. Она препятствует отклонениям, возможным в перспективе под влиянием задержек или внешних воздействий. Все три компонента дискретно связаны между собой.

Общие сведения о ПИД-регуляторе

Аббревиатура ПИД происходит от английского понятия PID, и расшифровывается как Proportional, Integral, Derivative. На русском языке это сокращение включает в себя три компонента или составляющие: пропорциональную, интегрирующую, дифференцирующую.

Принцип работы ПИД-регулятора наилучшим образом подходит для контуров управления, схема которых оборудована звеньями обратной связи. В первую очередь, это различные автоматические системы где формируются сигналы управления, обеспечивающие высокое качество и точность переходных процессов.

  • Первый – с сигналом рассогласования.
  • Второй – с интегралом сигнала рассогласования.
  • Третий – с производной сигнала рассогласования.

Если какой-либо компонент выпадет из этого процесса, то данный регулятор уже не будет представлять собой ПИД. В этом случае его схема будет просто пропорциональной, пропорционально-дифференцирующей, пропорционально-интегрирующей.

Поскольку эти приборы чаще всего используются для поддержания заданного уровня температуры, в том числе для чайников, целесообразно ПИД-регулятор рассматривать на практических примерах именно в этом ракурсе.

В самом процессе будет участвовать объект, на котором должна поддерживаться заданная температура. Все регулировки осуществляются извне. Другой составляющей будет само устройство с микроконтроллером, которое непосредственно решает имеющуюся задачу. Через измеритель на контроллер поступают данные об уровне температуры на данный момент. Мощность нагревателя отдельно контролируется специальным устройством. Для того чтобы установить требуемое значение параметров температуры, микроконтроллер нужно подключить к компьютеру.

Таким образом, исходными данными служат следующие температурные показатели: текущее значение и уровень, до которого должен нагреться или остыть рассматриваемый объект. На выходе должна получиться величина мощности, передаваемой к нагревательному элементу. Именно она обеспечивает необходимый температурный режим, позволяющий выполнить поставленную задачу. Для ее решения будут задействованы все три компонента, рассмотренные выше.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: