Технологическая установка, в которой необходимо осуществлять регулирование того или иного параметра, называется объектом регулирования. Устройство, которое заменяет оператора и осуществляет поддержание регулируемой величины на заданном значении, называется автоматическим регулятором.
Совокупность объекта регулирования и автоматического регулятора составляет систему автоматического регулирования (САР).
При нарушении равновесия в технологическом процессе в системе автоматического регулирования возникает процесс регулирования. Регулятор вырабатывает сигнал, который является функцией величины ошибки. Этот сигнал приводит в движение регулирующий орган.
Регулирующий орган изменяет приток вещества или энергии в процессе, осуществляя тем самым регулирующее воздействие на объект. В результате нарушенное равновесие восстанавливается и регулируемая величина возвращается к заданному значению, если, конечно, система сконструирована и работает правильно. Такая операция повторяется до тех пор, пока не исчезнет ошибка.
Работа системы при появлении возмущений характеризует качество регулирования. При конструировании систем автоматического регулирования необходимо определять параметры системы так, чтобы получить желаемую характеристику работы системы при наличии возмущающих воздействий.
На практике на объект регулирования поступают самые разнообразные возмущения. Например, для САР уровня сток может изменяться медленно во времени по определенному закону, может резко изменяться на какую-то величину, могут одновременно изменяться сток и приток и, наконец, сток может изменяться по случайному закону.
В промышленных системах возмущения, как правило, не носят хаотический характер, а являются либо медленно меняющимися во времени, либо скачкообразными. Если заранее что-либо сказать о характере возмущении нельзя, то при конструировании системы автоматического регулирования расчет ведется на некоторое типовое возмущение.
Одним из таких типовых возмущений является возмущение типа «скачок» (это возмущение является к тому же одним из наиболее трудных для САР).
Зная типовое возмущение, можно рассчитать реакцию системы автоматического регулирования на это возмущение, т. е. получить процесс регулирования в виде графика изменения регулируемой величины во времени. Форма полученных кривых будет зависеть от характеристик каждой части системы: регулируемого объекта, регулятора, регулирующего органа и т. д.
Построение системы автоматического регулирования состоит из определения характеристик отдельных элементов и получения требуемой общей характеристики системы.
Общая характеристика конструируемой САР должна обладать такими свойствами, чтобы процесс регулирования в этой системе для типового возмущения удовлетворял следующим требованиям:
1. САР должна быть устойчивой, т. е. процесс регулирования должен носить затухающий характер.
Устойчивость системы заключается в ее способности вернуться в первоначальное состояние, после того как внешние силы вывели систему из этого состояния.
Понятие устойчивости, так же как и понятие равновесия, можно отнести к неподвижному состоянию системы — равновесие в статике (статическое равновесие), и к состоянию движения системы — равновесие в динамике (динамическое равновесие). Равновесие может быть устойчивым, неустойчивым, нейтральным.
2. Процесс регулирования должен затухать интенсивно.
3. САР должна обеспечить заданную динамическую точность, т. е. максимальное отклонение регулирующей величины в процессе регулирования не должно быть больше некоторой величины, заданной технологическими условиями.
4. CAP должна обеспечить заданную статическую точность, т. е. регулируемая величина должна быть возвращена в процессе регулирования как можно точнее к заданному значению.
5. САР должна обеспечить минимальное время регулирования, т. е. САР должна как можно быстрее возвращать регулируемую величину к заданному значению.
Однако следует иметь в виду, что одновременное выполнение всех требований может явиться неразрешимой задачей или послужить причиной резкого усложнения, а следовательно, и удорожания всей системы. Поэтому при анализе технологических требований к САР основное внимание необходимо уделить выполнению наиболее важных для данного процесса условий, например обеспечение заданной динамической точности, так как даже кратковременное повышение температуры может быть причиной разрушения катализатора. При этом можно снизить требование к такому показателю, как время регулирования.
Смотрите дальше: Применение ПИД-регулятора в системах автоматики на примере ТРМ148 ОВЕН