Статья: системы автоматического регулирования. теория

Возможно, вам также будет интересно

Понимание того, как работает машинное зрение, поможет выяснить, устранит ли оно определенные трудности в ходе производственных и технологических процессов, а также при выпуске конечной продукции.

Знание основных типов нагрузок, электродвигателей и изделий, в которых они применяются, может упростить выбор электродвигателя и принадлежностей к нему.

Компания Invensys Operations Management выпустила интерфейсный модуль FBM229 протокола DeviceNet для системы Foxboro I/A Series, который дает пользователям возможность осуществлять обмен данными между распределенной системой управления I/A Series и существующими устройствами других производителей, такими как блоки управления двигателями, частотные регуляторы и модули удаленного ввода-вывода дискретных сигналов, прямым и экономически выгодным способом.
Новый интерфейсный модуль I/A Series FBM229 обеспечивает надежный высокопроизводительный интерфейс между устройствами DeviceNet и РСУ I/A …

Постоянство параметров и условий

В отличие от коэффициента передачи преобразователя, коэффициент исполнительного механизма очень часто бывает непостоянен. Характеристики демпферов, клапанов и насосов обычно приводят к нелинейной связи между относительным положением и потоком жидкости. С изменением рабочей точки исполнительного механизма нелинейность будет негативно сказываться на устойчивости всей системы.

Свойства процесса, определяющие его коэффициенты передачи, также могут часто изменяться. Например, для реактора на рисунке 1 три кривые показывают, как меняется температура при скачкообразном увеличении скорости испарения (при высокой и низкой производительности) и при циклическом изменении скорости испарения.

Стоит отметить, что для этого реактора стационарное значение температуры при скачкообразном изменении потока пара обратно пропорционально производительности. Когда производительность мала, поток пара сильнее влияет на выходную температуру.

От производительности зависят и динамические свойства реактора. Чем меньше производительность, тем больше время отклика.

Когда скорость потока пара периодически меняется, амплитуда колебаний температуры оказывается существенно ниже, поскольку температура не успевает достичь стационарных значений. Таким образом, цикличность сглаживает отклик.

Такое поведение является типичным для многих процессов. Коэффициенты передачи часто зависят от производительности, которая свою очередь влияет на время отклика системы. При высокой производительности параметры изменяются менее инерционно и более плавно. Коэффициент передачи процесса становится меньше, что позволяет увеличить коэффициент контроллера, следовательно, регулировка становится четче. При низкой производительности наоборот, процесс сложнее контролировать, поскольку переменные реагируют с большой задержкой и скачкообразно. Коэффициент передачи процесса увеличивается, возрастает коэффициент обратной связи, и система становится неустойчивой.

Коэффициент передачи процесса часто определяется рабочей точкой. Более высокая температура уменьшает скорость реакции и снижает выход продукта. Изменение рабочей точки – плотности часто приводит к снижению чувствительности параметров процесса от скорости потока ингредиентов. Аналогично изменение геометрии емкости часто уменьшает чувствительность определения уровня жидкости.

В реакторе коэффициент передачи процесса зависит от заданной точки. Когда заданная точка соответствует высокой концентрации определенного ингредиента, остальные компоненты с меньшей массовой долей начинают сильнее влиять на чистоту конечного продукта. Например, при 99% концентрации ингредиента А, изменение в 1% концентрации вещества В (при неизменном объеме) удваивает загрязнение продукта. В то же время при 80% концентрации вещества А и однопроцентном изменении концентрации В, загрязнение увеличивается всего на 1/20. Существенные изменения рабочих точек, что может понадобиться при получении нескольких продуктов, часто требуют перенастройки или компенсации.

Переменные коэффициенты передачи

Применение современных методов автоматического регулирования нужно начинать с повышения производительности одноконтурной системы, решая возникающие проблемы без изменения основной структуры системы.

Рис. 2. Простейшая система с обратной связью

Решить проблемы нелинейности измерений и преобразований можно добавив компенсирующие нелинейности, которые сделают общий коэффициент передачи постоянными. С помощью этого хорошо известного, но часто чересчур трудоемкого способа можно повысить устойчивость многих систем.

Рис. 3. Простейшая система с упреждающим управлением

Для решения проблем, связанных с изменяющимися коэффициентами передачи, существует несколько других методов. Простейший из них – подстройка контроллера для получения максимально возможного коэффициента передачи процесса. Таким образом, достигается устойчивость обратной связи ценой увеличения времени отклика при небольших коэффициентах передачи процесса.

  • Корректировка коэффициентов передачи по определенному закону: практически каждый алгоритм динамической системы управления позволяет задавать параметры контроллера как функции каких-либо переменных. Для реактора относительный диапазон контроллера температуры можно изменять обратно пропорционально скорости потока.

  • Нелинейная компенсация коэффициентов передачи: многие динамические системы управления обладают стандартной нелинейной функцией, определяющей погрешность цикла. Эту возможность часто используют при контроле уровня pH, поскольку его изменение очень нелинейно при варьировании потоков реагентов. Иногда она используется при контроле уровня жидкости, чтобы компенсировать геометрию сосуда.

  • Самонастраивающиеся контроллеры: функцией самонастройки обладает большинство современных систем. Управляющий алгоритм оценивает текущую производительность контроллера и изменяет его параметры, чтобы достичь желаемой переходной характеристики. Это достаточно сложная задача. Преобразовательному модулю приходится учитывать то, что текущее состояние – это результат вносимых им изменений. В результате, алгоритм может ошибаться при наличии в контуре периодических колебаний, появившихся в результате взаимодействия других переменных. Например, любые продолжительные колебания скорости потока приводят к колебаниям температуры с той же частотой. Самонастраивающийся контроллер будет безуспешно пытаться устранить колебания температуры, перенастраивая свои параметры, что приведет к ухудшению терморегуляции. Поэтому самонастраивающиеся контроллеры должны использоваться под непосредственным контролем и не должны оставаться без присмотра длительное время.

READ  Термостаты

Практически все системы управления подвержены изменениям, влияющим на их коэффициенты передачи и устойчивость. С этой точки зрения любую систему характеризует показатель устойчивости, который равен величине малейшего изменения любого из параметров, вызывающего длительные незатухающие колебания в системе.

Вообще, одной из основных задач современных систем управления является высокая устойчивость, которая достигается путем компенсирования и преодоления факторов, вызывающих изменения коэффициентов передачи.

Автоматическое регулирование частоты и активной мощности (АРЧМ)

3.3.63. Системы автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ) предназначены для:

  • поддержания частоты в энергообъединениях и изолированных энергосистемах в нормальных режимах согласно требованиям ГОСТ на качество электрической энергии;
  • регулирования обменных мощностей энергообъединений и ограничения перетоков мощности по контролируемым внешним и внутренним связям энергообъединений и энергосистем;
  • распределения мощности (в том числе экономичного) между объектами управления на всех уровнях диспетчерского управления (между объединенными энергосистемами в «ЕЭС России», энергосистемами в ОЭС, электростанциями в энергосистемах и агрегатами или энергоблоками в пределах электростанций).

3.3.64. Системы АРЧМ должны обеспечивать (при наличии необходимого регулировочного диапазона) на управляемых электростанциях поддержание среднего отклонения частоты от заданного значения в пределах ±0,1 Гц в десятиминутных интервалах и ограничение перетока мощности по контролируемым связям с подавлением не менее чем на 70% амплитуды колебаний перетока мощности с периодом 2 мин и более.

3.3.65. В систему АРЧМ должны входить:

  • устройства автоматического регулирования частоты, обменной мощности и ограничения перетоков на диспетчерских пунктах «ЕЭС России» и ОЭС;
  • устройства распределения управляющих воздействий от вышестоящих систем АРЧМ между управляемым электростанциями и устройства ограничения перетоков по контролируемым внутренним связям на диспетчерских пунктах энергосистем;
  • устройства управления активной мощностью на электростанциях, привлекаемых к участию в автоматическом управлении мощностью;
  • датчики перетоков активной мощности и средства телемеханики.
READ  Капитальный ремонт лэп

3.3.66. Устройства АРЧМ на диспетчерских пунктах должны обеспечивать выявление отклонений фактического режима работы от заданного, формирование и передачу управляющих воздействий для диспетчерских пунктов нижнего уровня управления и для электростанций, привлекаемых к автоматическому управлению мощностью.

3.3.67. Устройства автоматического управления мощностью электростанций должны обеспечивать:

  • прием и преобразование управляющих воздействий, поступающих с диспетчерских пунктов вышестоящего уровня управления, и формирование управляющих воздействий на уровне управления электростанций;
  • формирование управляющих воздействий на отдельные агрегаты (энергоблоки);
  • поддержание мощности агрегатов (энергоблоков) в соответствии с полученными управляющими воздействиями.

3.3.68. Управление мощностью электростанции должно осуществляться со статизмом по частоте, изменяемым в пределах от 3 до 6%.

3.3.69. На гидроэлектростанциях системы управления мощностью должны иметь автоматические устройства, обеспечивающие пуск и останов агрегатов, а при необходимости также перевод агрегатов в режимы синхронного компенсатора и генераторный в зависимости от условий и режима работы электростанций и энергосистемы с учетом имеющихся ограничений в работе агрегатов.

Гидроэлектростанции, мощность которых определяется режимом водотока, рекомендуется оборудовать автоматическими регуляторами мощности по водотоку.

3.3.70. Устройства АРЧМ должны допускать оперативное изменение параметров настройки при изменении режимов работы объекта управления, оснащаться элементами сигнализации, блокировками и защитами, предотвращающими неправильные их действия при нарушении нормальных режимов работы объектов управления, при неисправностях в самих устройствах, а также исключающими те действия, которые могут помешать функционированию устройств противоаварийной автоматики.

На тепловых электростанциях устройства АРЧМ должны быть оборудованы элементами, предотвращающими те изменения технологических параметров выше допустимых пределов, которые вызваны действием этих устройств на агрегаты (энергоблоки).

3.3.71. Средства телемеханики .должны обеспечивать ввод информации о перетоках по контролируемым внутрисистемным и межсистемным связям, передачу управляющих воздействий и сигналов от устройств АРЧМ на объекты управления, а также передачу необходимой информации на вышестоящий уровень управления.

Суммарное значение сигналов в средствах телемеханики и устройствах АРЧМ не должно превышать 5 с.

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: :???: :?: :!: