Автоматизированные системы управления химикотехнологическими процессами Доцент, к.т.н., Вильнина Анна Владимировна 1 Качество процесса управления Типовые виды возмущающих воздействий Переходный процесс – изменение выходной величины системы во времени с момента нанесения воздействия до прихода ее в новое установившееся состояние. 2 Качество процесса управления 𝑦 𝑡 = 𝑦𝑐 𝑡 + 𝑦вын 𝑡 Изменение выходного сигнала САР: Апериодический переходный процесс Колебательный переходный процесс 3 Качество процесса управления Задача САР – устойчиво поддерживать заданное значение регулируемой величины в зависимости от внешних воздействий или изменять ее по определенной программе. Под устойчивостью системы понимается способность возвращаться к состоянию установившегося равновесия после устранения возмущения, нарушившего указанное равновесие. Прямые показатели качества процесса регулирования: • установившаяся ошибка; • время регулирования; • степень затухания; • перерегулирование; • динамический коэффициент регулирования. • . 4 Качество процесса управления 𝜀 𝑡 = 𝑦зад 𝑡 − 𝑦(𝑡) Установившаяся ошибка: Статическая Динамическая 5 Качество процесса управления Время переходного процесса (регулирования) – продолжительность переходного процесса, охватывающего временной интервал от момента внесения возмущающего или управляющего воздействия до достижения управляемым параметром нового установившегося значения с заданной точностью 6 Качество процесса управления Степень затухания: 𝜓 = А1 −А3 А1 ∙ 100% 𝜓 > 0 – колебания переходного процесса затухают 𝜓 = 0 – колебания переходного процесса незатухающие 𝜓 < 0 – колебания переходного процесса расходятся А2 Перерегулирование: 𝜓 = ∙ 100% от 10 % до 30 %. А1 7 Качество процесса управления Величина динамического коэффициента Rd характеризует степень воздействия регулятора на процесс, т.е. степень понижения динамического отклонения в системе с регулятором и без него. 𝑌1 𝑅𝑑 = ∙ 100% 𝑌0 8 Качество процесса управления Классификация показателей качества состоит из нескольких групп: прямые - определяемые непосредственно по переходной характеристике процесса, корневые - определяемые по корням характеристического полинома, частотные - по частотным характеристикам, интегральные - получаемые путем интегрирования функций. 9 Качество процесса управления Из устойчивых переходных процессов в качестве оптимального (удовлетворяющего технологическим требованиям) выбирают один из следующих: 1. Апериодический процесс с минимальным временем регулирования 2. Процесс с 20-процентным перерегулированием и минимальным временем первого полупериода колебаний 3. Процесс с минимальным значением интеграла от квадрата ∞ 2 ошибки 𝜎 = 0 𝜀 𝑡 𝑑𝑡 10 Объекты управления Объект управления является частью системы управления, представляет собой динамическую систему управляющих, возмущающих воздействий и управляемых величин. 11 Объекты управления Классификация объектов управления: Одномерные и многомерные объекты (по количеству входных и выходных величин) Односвязные и многосвязные объекты Односвязный объект – объект управления, в математической модели которого каждая входная величина влияет только на одну входную величину. 12 Объекты управления Классификация объектов управления: Линейные и нелинейные объекты (по виду статических характеристик ) Необходимым условием линейности объекта управления является соответствующая взаимосвязь между входным воздействием и реакцией объекта на это воздействие, т.е справедлив принцип суперпозиции. Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами 13 Объекты управления Свойства объектов управления: Емкость – способность объекта накапливать или сохранять вещество или энергию. Одноемкостные и многоемкостные объекты. Самовыравнивание Нейтральные (астатические) объекты (без самовыравнивания) Устойчивые (с самовыравниванием) объекты Неустойчивые объекты (с отрицательным самовыравниванием) Запаздывание Транспортное запаздывание Переходное запаздывание 14