ВЫБОР РЕГУЛЯТОРА И ЕГО НАСТРОЕК

Основным условием при выборе регулятора и его на­строек является качество регулирования, которое опре­деляет точность поддержания автоматикой технологиче­ского режима, ее экономическую эффективность.

Под выбором регулятора при этом понимают выбор закона регулирования.

Чтобы получить требуемый характер процесса регули­рования, что и определяет качество регулирования, не­обходимо обеспечить определенные динамические свой­ства системы регулирования. Объект регулирования является обычно неизменяемой частью системы, поэтому необходимые динамические свойства системы регулиро­вания можно получить только путем выбора соответст­вующего закона регулирования регулятора. Создавать для каждого промышленного объекта регулятор особой конструкции практически невозможно, да и не вызы­вается необходимостью. Вместо этого выпускаются стан­дартные регуляторы с несколькими типовыми я наибо­лее необходимыми законами регулирования (см. раз­дел 1.4). При проектировании системы автоматического регулирования из числа этих промышленных регулято­ров и выбирают простейший по закону регулирования, а следовательно, наиболее дешевый и простой в эксплу­атации, который позволит обеспечить на данном объекте необходимое качество регулирования.

Для того чтобы выбрать регулятор (и его настройки), необходимо знать:

· динамические характеристики объекта регулирования (см. разделы 1.2 и 1.3);

· условия работы регулятора—требования к качеству регулирования и возмущения технологического процесса (см. раздел 1.5);

· показатели качества регулирования, которые могут быть получены при установке серийных регуляторов различных типов на объектах с разными динамическими свойствами (см. раздел 1.6.1).

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРИ УСТАНОВКЕ

СЕРИЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ

Ниже приводятся значения показателей качества для процессов регулирования при мгновенном скачкообраз­ном возмущении как наиболее тяжелой форме возмуща­ющего воздействия и в зависимости от динамических свойств объекта, которые характеризуются отношением запаздывания к постоянной времени объекта /Т.

Непрерывные регуляторы на статических объектах. При установке регуляторов И-, П-, ПИ- и ПИД-дейст­вия и типовых процессах регулирования могут быть по­лучены динамические коэффициенты регулирования, приведенные на рис. 1.37. По этим значениям определя­ют для конкретных условий максимальное динамическое отклонение

Динамический коэффициент регулирования (и макси­мальное отклонение регулируемой величины от задания) всегда значительно больше при установке И-регулятора.

Применение П- или ПИ-регуляторе в позволяет полу­чить при тех же типовых процессах меньшее значение динамического коэффициента регулирования.

Ниже приведены отношения величин при использовании ПИ-и П-регуляторов к величине при И-регуляторе для различных значений /Т (для процессов с 20%-мым перерегулированием):

/Т...................................... 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,8 1,0

( )_ПИ/( )_И..................... 0,29 0,42 0,53 0,63 0,70 0,88 0,94

( )_П/( )_И....................... 0,33 0,46 0,57 0,65 0,72 0,90 0,95

Значения динамического коэффициента при использо­вании П- и ПИ-регуляторов близки; в этом отношении ПИ-регулятор не обладает заметными преимуществами по сравнению с регулятором П-действия (однако приме­нение П-регулятора сопровождается остаточным откло­нением регулируемой величины от задания).

Наименьшее значение динамического коэффициента регулирования может быть получено при установке ПИД- регулятора.

Ниже приведены отношения величин при ПИД-регуляторе к значениям которые могут быть достигнуты при установке

ПИ-регулятора (для процессов с 20%-ным перерегулированием) :

/Т………………………….. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,8 1,0

( )пид/ ( )пи………..0.64 0,72 0,78 0,80 0,80 0,80 0,81

Значение динамического коэффициента одного и того же регулятора зависит от характера типового оптималь­ного процесса регулирования. Оно всегда максимально для апериодического процесса регулирования и убывает по мере увеличения перерегулирования.

С увеличением отношения /Т объекта динамический коэффициент регулирования всегда быстро возрастает, стремясь к единице; эффективность воздействия регуля­тора на величину максимального отклонения при этом снижается. Чтобы обеспечить одно и то же значение ди­намического коэффициента при увеличении /Т объекта, приходится применять все более сложные регуляторы.

Время регулирования различно для регуляторов всех типов и зависит от характера типового оптимального процесса регулирования; значения относительного вре­мени регулирования приведены на рис. 1.38.

Для И-регуляторов величина существенно изме­няется при изменении и значительно выше, чем у остальных типов регуляторов. Для П-, ПИ- и ПИД-регуляторов — величина постоянная при разных и определяется лишь характером выбранного типового оп­тимального процесса регулирования (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Относительное время регулирования (статические объекты)

Рис. 1.38. Время регулирования на статических

объектах: а – процесс; б – процесс с

20%-ным перерегулированием; в –

процесс с : 1 – И-регуля-

тор; 2 – П-регулятор; 3 – ПИ-регуля –

тор; 4 – ПИД-регулятор

Минимальное время регулирования может быть до­стигнуто при установке П- и ПИД-регуляторов. Время регулирования для ПИ-регуляторов примерно вдвое выше, чем для П-регулятора, и лишь введение, диффе­ренциального воздействия (ПИД-регулирование) позво­ляет сократить время регулирования.

При различных типовых оптимальных процессах наи­меньшее время регулирования может быть получено в апериодическом процессе регулирования (для всех ти­пов регуляторов).

Остаточное отклонение δ при установке П-регулятора можно определить по графикам, приведенным на рис. 1.39, где указана относительная величина остаточ­ного отклонения типовых оптимальных.

Рис. 1.39. Остаточное отклонение на статических объектах: 1 – апериодический процесс; 2 – процесс с 20%-ным перерегулированием; 3 – процесс с 40%-ным перерегулированием

процессов регулирования; по этим значениям δ′ опреде­ляют фактическое остаточное отклонение.

Остаточное отклонение всегда резко убывает при уменьшении величины τ/Т.