Федеральноеагентство по образованию Российской Федерации
ВоронежскаяГосударственная Технологическая Академия
Кафедра «ИУС»
Курсовойпроект
по курсу:Автоматизациятехнологических процессов
Автор работы
группа А-074
Специальность
230201 «Информационные системы итехнологии»
Обозначение проекта:
КП-02068108-230201-2010
Руководитель
Б. А. Голоденко
Воронеж 2010
Содержаниепояснительной записки
Введение
1. Технологический процесс. Автоматическое регулирование.Виды и преимущества регуляторов. ПИД-регулятор. Автоклав
2. S-модель автоклава с ПИД-регулятором
3. Вычислительный эксперимент
Заключение
Список литературы
Введение
Современныйэтап развития автоматизации технологических процессов характеризуется усложнениемзадач автоматического регулирования и управления, значительным увеличением числарегулируемых параметров, совершенствованием разработанных и созданием новыхфункциональных элементов систем непрерывного и дискретного действия, а такжеповышением точности регулирования на основе применения средствмикропроцессорной техники и микроЭВМ.
Объективнаянеобходимость повышения производительности труда, экономии сырья и рабочей силына предприятиях пищевой промышленности требует автоматизации производственныхпроцессов и, в частности, создания и использования автоматизированных системуправления технологическими процессами.
Возможностьи уровень автоматизации пищевых производств зависят от многих факторов ипредпосылок: характера и степени непрерывности технологического процесса,уровня механизации, характеристик системы управления, наличия их математическоймодели и алгоритмов функционирования и др.
Кособенностям автоматизации пищевых производств относятся следующие: сочетаниянепрерывных и циклических процессов, значительные колебания свойств исходногосырья, недостаточная изученность, во многих случаях — отсутствие какматематического описания технологических процессов и pa6oты технологическогооборудования, так и необходимой аппаратуры автоматики.
Впроизводстве пищевой продукции можно выделить три аспекта. Первый аспект связанс управлением процессами, в основе которых лежат изменения физико-химическихсвойств или геометрических размеров исходного сырья. В этом случае задачауправления сводится к измерению, контролю и регулированию физико-химическихпараметров, характеризующих протекание технологического процесса. Второй аспектсвязан с управлением технологическим оборудованием, которое должно обеспечиватьпротекание процессов в оптимальном режиме. Третий аспект включает вопросыавтоматизации процессов обслуживания технологического оборудования.
Объемавтоматизации технологических процессов определяется тремя факторами:необходимостью, экономической целесообразностью и экологией окружающей среды. Кпервому фактору относится автоматизация технологических процессов, которымичеловек не в состоянии управлять. Средства автоматизации, применение которыхобусловлено необходимостью не учитываются при оценке экономическойэффективности, при определении рационального объема автоматизации. Второйфактор — экономическая эффективность — поддается расчету и позволяет оценитьэкономическую эффективность внедрения средств автоматизации с учетом социальныхвопросов улучшения условий труда обслуживающего персонала. Следует отметить,что автоматизация процессов практически всегда способствует положительному решениювопросов экологии, так как все автоматизированные процессы при правильнойнастройке средств автоматики протекают в оптимальных режимах.
/>
1.Технологический процесс. Автоматическое регулирование. Виды и преимуществарегуляторов. ПИД-регулятор. Автоклав
Основные определения
Объект управления (ОУ)или объект регулирования – устройство, требуемый режим работы которого долженподдерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями.
Управление – формированиеуправляющих воздействий по определенному закону, обеспечивающих требуемый режимработы ОУ.
Автоматическое управление– управление, осуществляемое без непосредственного участия человека.
Задача регулирования –доведение выходной величины объекта регулирования до заранее определенногозначения и удержания ее на данном значении с учетом влияния возмущающихвоздействий.
Система автоматическогорегулирования (САР) – автоматическая система с замкнутой цепью воздействия (см.рис Структурная схема простейшей системы регулирования), в котором управление Yвырабатывается в результате сравнения истинного значения (PV=X) с заданнымзначением SP. Основное назначение САР заключается в поддержании заданногопостоянного значения регулируемого параметра или изменение его по определенномузакону.
Выходное воздействие (Y)– воздействие, выдаваемое на выходе системы управления или устройстварегулирования. В литературе по автоматизации также встречаются аббревиатуры,соответствующие данному определению:
Задающее воздействие –воздействие на систему, определяющее требуемый закон изменения регулируемойвеличины.
Возмущающее воздействие –воздействие, стремящееся нарушить функциональную связь между задающимвоздействием и регулируемой величиной.
Обра́тная связь —это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либосистемы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы.Другими словами, на вход системы подаётся сигнал, пропорциональный её выходномусигналу (или, в общем случае, являющийся функцией этого сигнала). Часто этоделается преднамеренно, чтобы повлиять на динамику функционирования системы.
Различают положительную иотрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь изменяет входной сигналтаким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делаетсистему более устойчивой к случайному изменению параметров. Положительнаяобратная связь, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. Системы ссильной положительной обратной связью проявляют тенденцию к неустойчивости, вних могут возникать незатухающие колебания, т.е. система становитсягенератором.
Регулятор — в теорииуправления устройство, которое следит за работой объекта управления как системыи вырабатывает для неё управляющие сигналы. Регуляторы следят за изменениемнекоторых параметров объекта управления (непосредственно, либо с помощьюнаблюдателей) и реагируют на их изменение с помощью некоторых алгоритмовуправления в соответствии с заданным качеством управления. Содержание
Сущностьтехнологического процесса
Различаютпроизводственный процесс и технологический процесс. Производственный процессвключает в себя все без исключения работы, связанные с изготовлением изделий напредприятии. В производственный процесс входят обработка материала (сырья) сцелью превращения его в изделия (продукцию), выпускаемые заводом; работы подоставке, хранению и распределению сырья; изготовление и ремонт инструментов:ремонт оборудования; снабжение электроэнергией, светом, теплом, паром и т. д.
Технологический процессохватывает работы, непосредственно связанные с превращением сырья в готовуюпродукцию. Технологический процесс — основная часть производства(производственного процесса).
Технологический процесссостоит из целого ряда производственных операций, которые выполняются в строгоопределенной последовательности. Производственной операцией называется частьтехнологического процесса, выполняемая на определенном рабочем местеопределенным инструментом или на определенном оборудовании.
Операции следуют втехнологическом процессе в строго установленном порядке. Например, за разметкойследует раскрой досок на заготовки для деталей, далее идет строгание,оторцовывание, выработка шипов, выдалбливание гнезд и т. д. Никто не станет запиливатьшипы у нестроганых деталей или шлифовать деталь, прежде чем ей не приданаокончательная форма строганием.
Степень пооперационнойрасчлененности технологического процесса зависит от объема работы поизготовлению данного изделия, от количества рабочих, занятых изготовлениемизделия, от размеров производственного помещения (рабочей площади), отхарактера оборудования рабочих мест и других условий производства. Самымглубоким расчленением технологического процесса на операции нужно считатьтакое, когда каждая операция выполняется за один прием без смены инструмента.Чем меньше операция, тем она проще и доступнее для выполнения. Поэтому, чемглубже пооперационное расчленение технологического процесса, тем вышепроизводительность труда и меньше потребность в высокой квалификацииработающих.
Технологический процессможет быть общим на изготовление всего изделия или охватывать, например, толькооперации обработки деталей, только операции сборки или операции отделкиизделий.
Не следует смешиватьтехнологический процесс с технологией производства. Под технологиейпроизводства нужно понимать не только последовательность выполняемых операций,но также приемы и способы выполнения этих операций. Технология производствадолжна строиться на основе новейших достижений науки и техники, с учетом опытаработы новаторов и рационализаторов.
Место в производстве, накотором выполняется какая-либо производственная операция, называется рабочимместом. Установленные на рабочем месте станки, механизмы, стационарныеприспособления, т. е. приспособления постоянные, укрепленные неподвижно,составляют оборудование рабочего места.
От того, как организованорабочее место, от обеспеченности его инструментами и приспособлениями, отрасположения материалов, инструментов и приспособлений относительно постоянногооборудования рабочего места и относительно самого рабочего, от подготовленностиоборудования, инструмента и материалов к работе, от качества ухода за рабочимместом и оборудованием — от всего этого зависит производительность труда икачество продукции.
В столярном производстве,как и всюду в промышленности, технологический процесс подразделяетсясоответственно делению производства на цехи. Основными цехами являютсяраскройный, сушильный, машинный, клеильный, сборочный и отделочный.
Далее следуют цехиподсобные и обслуживающие. Обслуживающим считается, например, механический(металлообрабатывающий) цех с пило-ножеточной мастерской.
В пределах цехатехнологический процесс делится на стадии обработки. Например, стадиитехнологического процесса в сборочном цехе — это сборка узлов, сборкакомбинатов, зачистка и обработка собранных элементов, сборка всего изделия.Стадии технологического процесса в отделочном цехе: отделочная подготовка,начальная и промежуточная отделка, сушка, окончательная отделка.
Деление технологическогопроцесса соответственно цехам позволяет:
1) наиболее рациональнооборудовать каждый цех станками, механизмами, приспособлениями, соответственнохарактеру выполняемых в нем работ;
2) создать в цехенаилучшие условия труда с учетом особенностей работы в нем;
3) приспособить помещениеи оборудование цеха к выполнению работ в соответствии с требованиями техникибезопасности, охраны труда и противопожарной охраны, предъявляемыми к этимвидам работ;
4) наиболее оперативно иквалифицированно руководить работой цеха, полнее осуществлять качественныйконтроль за работой;
5) рациональноорганизовать рабочие места.
Разделениетехнологического процесса по стадиям обработки позволяет:
1) разместить в наилучшейпроизводственной последовательности станки, механизмы и другое оборудование,обеспечить механизированную подачу к ним материалов;
2) организовать трудбригадами и звеньями.
Автоматическоерегулирование
Регулятор — этоустройство, которое управляет величиной контролируемого параметра. Регуляторыиспользуются в системах автоматического регулирования. Они следят заотклонением контролируемого параметра от заданного значения и формируютуправляющие сигналы для минимизации этого отклонения.
Регуляторы и системыавтоматического регулирования
Для классификациирегуляторов используется ряд параметров. Рассмотрим их детально.
Используемый законрегулирования (ПИД регулятор, ШИМ регулятор)
В системахавтоматического регулирования наиболее распространенными являются П регулятор,ПИ регулятор, ПИД регулятор, позиционный регулятор. Часто отдельно выделяют ШИМрегуляторы, но это ПДД регулятор, выход которого преобразуется в один или двадискретных сигнала с помощью широтноимпульсной модуляции. Кроме того, сейчаспоявляется все больше регуляторов, реализующих законы управления на базенечеткой логики нечеткий регулятор.
Тип выходного сигналауправления ПИД регулятора в системах автоматического регулирования
Исполнительные механизмысистем автоматического регулирования могут иметь различные типы входныхсигналов. Так, некоторые управляются унифицированным сигналом, некоторые длярегулирования используют 1 дискретный вход (например, регулятор температуры впечи), а некоторые — два дискретных входа (например, регулятор давления пара ваппарате управляет задвижкой: используются два сигнала — один на открытие, адругой на закрытие задвижки). Соответственно и регуляторы могут иметь дляуправления либо аналоговый выходной сигнал, либо один или два дискретныхсигнала для реализации ШИМ управления (ШИМ регулятор), либо дискретный выходреализующий фазоимпульсное управление мощностью. Номенклатура приборов, которыемы предлагаем для создания систем автоматического регулирования, включает всебя регуляторы как с аналоговым выходом, так и с дискретными выходами, реализующимиширотноимпульсноую модуляцию управляющего сигнала.
Наличие ретрансляционноговыхода
Часто в системахавтоматического регулирования величиной технологического параметра надо нетолько управлять, а так же ее надо регистрировать. Для этого многие регуляторыимеют дополнительный аналоговый выход. На него подается в заданном масштабевеличина регулируемого параметра. Этот выход может быть заведен на входрегистрирующего прибора.
Дискретные выходы ивозможность их программирования
При наличии аналоговогоуправляющего сигнала регулятор может иметь один или два дискретных сигнала дляреализации функций сигнализации, защиты или других. Так, например, ПИДрегулятор температуры может формировать сигналы тревог при выходе регулируемогопараметра за указанные границы.
Наличие программногозадатчика (регулятор давления, регулятор температуры)
Часто в системахавтоматического регулирования циклических процессов требуется по определеннойпрограмме менять величину задания регулятора. Для этого используется программныйзадатчик. Параметрами оценки таких регуляторов являются число шагов программы,максимальная и минимальная длинна шага программы, возможность плавногоизменения задания на шаге. Так например ПИД регулятор температуры и ПИДрегулятор давления в системе автоматического регулирования установкивыращивания кристаллов имеют сложные программы изменения их заданий.
Число входных сигналовсистемы регулирования, участвующих в формировании управляющего сигнала(регулятор расхода)
Часто надо регулироватькакой-либо параметр с коррекцией управляющего сигнала по величине другогопараметра (например, регулятор расхода газа с коррекцией по температуре).Другим примером может быть реализация каскадного регулирования.
Тип регулируемогопараметра
Существуют универсальные регуляторы- им на вход можно подать любой тип сигнала. С их помощью можно делать системырегулирования любых технологических параметров. Однако часто тип регулируемогопараметра жестко ограничен: регулятор давления, регулятор температуры,регулятор уровня, регулятор расхода и т.п. Это связано с тем, что для измеренияразличных типов сигналов могут использоваться различные алгоритмы обработки.Так регулятор температуры предполагает при получении сигналов от термопаркомпенсацию температуры холодных спаев и преобразование величины контролируемойтермо ЭДС в значение температуры. В регуляторе расхода часто надо уточнитьвеличину измеренного расхода по значению давления и температуры контролируемойсреды. Поэтому, чтобы упростить программу, зашитую в регулятор, и удешевитьизделие производители разделяют их по назначению.
Настройка регулятора
Приводится простаяметодика настройки ПИД-регулятора, пригодная для большинства системавтоматического регулирования:
Метод Циглера — Николса(частотный метод)
Время интегрирования Ти ивремя дифференцирования Тд в замкнутой САР отличаются от выставленных значенийпостоянных времени интегрирования Ti и дифференцирования Тd.
На рисунке 1 показаныграфики входного регулирующего воздействия для ПИ- и ПИД-регуляторов. Времядифференцирования обозначено как Tд.
Время дифференцирования,это отрезок времени, на который ПИД-регулятор действует быстрее ПИ-регулятора(ПД-регулятор быстрее П-регулятора), а время интегрирования, это отрезоквремени, за который интегральное воздействие устраняет неизбежную статическуюошибку пропорционального регулирования.
/>
Рис. 1
Проследим как меняютсяпереходные характеристики в САР с П-регулятором по мере уменьшения зоныпропорциональности.
САР в исходном состоянии:
потоки Y и Z равны,уровень воды в баке находится у заданной отметки X0. С помощью задатчика bвыставлена широкая зона пропоциональности регулятора.
Увеличим потоквыливающейся воды из бака.
Уровень воды в бакепонижается и осуществляется регулировочный процесс, по окончании которого в САРвосстанавливается равновесие. На протяжении переходного процесса отслеживаем,как меняется уровень воды в баке.
Возвращаем САР в исходноесостояние и выставляем более узкую зону пропорциональности регулятора. Вновьпроверяем реакцию САР на возмущающее воздействие.
Таким образом возможнополучить серию характеристик из которых выбирается одна, — для переходногопроцесса, протекающего наиболее быстро и стабильно. Зона пропорциональности дляэтого переходного процесса считается оптимальной.
Если подобным образомпроводить исследование переходных процессов для различных объектоврегулирования, проявится закономерность, которая привлекла внимание 27-летнегоJ. G. Ziegler и 33-летнего N. B. Nichols, проводивших испытания пневматическихрегуляторов в 1941 году в компании «Taylor Instruments» (г. Рочестер,штат Нью-Йорк).
Она (закономерность)заключалась в том, что оптимальная зона пропорциональности П-регулятора, какправило, в два раза больше величины зоны пропорциональности, при которой в САРначинается автоколебательный процесс.
J. G. Ziegler и N. B.Nichols также определили зависимость между периодом возникающих автоколебаний ипостоянными времени интегрирования и дифференцирования.
Благодаря найденнымсоотношениям, появилась возможность быстро и просто настраивать П-, ПИ- иПИД-регуляторы, не прибегая к сложным математическим расчетам.
Ниже приводитсяпоследовательность испытания САР для определения параметров настройки П-, ПИ- иПИД-регуляторов по методу Циглера (Зиглера) — Николса.
1. Выставляем времяинтегрирования и дифференцирования на ноль (Смотреть инструкцию регулятора. Длябольшинства промышленных регуляторов предусматривается, что интегральная идифференциальная составляющие регулирующего воздействия выключаются при нулевыхустановках. Альтернативный вариант, — Тi выставляется на максимальное значение,Тd на 0.);
2. Выставляем широкуюзону пропорциональности регулятора и наблюдаем как протекает переходный процессв САР;
3. Постепенно уменьшаязону пропорциональности регулятора выходим на значение, при котором начинаетсяавтоколебательный процесс с постоянной амплитудой;
4. Измеряем периодколебаний T;
5. Постепенно увеличиваязону пропорциональности, находим пороговое значение, при котором регуляторпереходит в режим затухающих колебаний. Это зона пропорциональности длямаксимальной чувствительности регулятора. Обозначим ее PBs (Кs, еслиприменяется коэффициент передачи регулятора);
6. Пользуясь таблицей,см. рис. 50, вычисляем значения параметров настройки регулятора;
7. Выставляем полученныезначения для зоны пропорциональности, постоянной времени интегрирования ипостоянной времени дифференцирования;
8. Проверяем работурегулятора и при необходимости осуществляем подстройку параметров.
В таблицу, см. рис. 2,сведены значения для настройки П-, ПИ- и ПИД-регуляторов при использованииметода Циглера — Николса, а на рис. 51 показан график регулируемой величины врежиме автоколебаний.
/>
Рис.2
ПрименениеПИД-регулятора на примере моделирования автоклава
При стерилизации(пастеризации) должен строго соблюдаться установленный технологическойинструкцией режим (температура, продолжительность и давление при стерилизации,пастеризации) с обязательной записью в особый пронумерованный, прошнурованный искрепленный печатью за подписью главного инженера и заведующего лабораториейцеховой журнал фактических данных о времени подъема температуры,продолжительности стерилизации (пастеризации) и охлаждения консервов, а также оминимальной температуре и давлении во время стерилизации (пастеризации) (формаК-8).
Партия консервовсчитается простерилизованной только в том случае, если диаграмма температурногорежима соответствует заданному температурному режиму с допустимой погрешностьюпо: температуре не более -1,50С; по времени нагрева, стерилизации и охлаждения- не более 1,5 мин для каждого значения. В примечании указывают отклонения,имевшие место в процессе стерилизации (пастеризации), в продолжительности,температуре и давлении.
Если стерилизация(пастеризация) консервов проведена по режиму, отличающемуся в отношениитемпературы или продолжительности в меньшую сторону по сравнению сутвержденным, то продукция такой автоклавоварки непригодна для реализации иподлежит переработке или перестерилизации по указанию начальника цеха.
Автоклавы должны бытьоборудованы контрольно-регистрирующими самопишущими приборами. Работа наавтоклавах с неисправными барографами и термографами запрещается, так какпроцесс стерилизации доводится по показаниям термографа и барографа. Натермограмме и барограмме должны быть четко чернилами указаны наименованиеконсервов, номер автоклавоварки, смена, дата стерилизации и фамилиястерилизаторщика. Соответствие показаний термограмм и барограмм записям вцеховом журнале стерилизации проверяется лицом, назначенным заведующимлабораторией предприятия.
Создание системыавтоматического поддержания температуры пара автоклава является достаточносерьёзной задачей, решение которой возможно использованием системного подхода ирассмотрения всех вышеприведённых вопросов.
Автокла́в
Автокла́в — аппаратдля проведения различных процессов при нагреве и под давлением вышеатмосферного. В этих условиях достигается ускорение реакции и увеличение выходапродукта. При использовании в химии или для проведения химических реакцийиспользуют название химический реактор. При использовании в медицине длястерилизации при высоком давлении и температуре — только автоклав. В случае,если стерилизация проводится при высокой температуре но без давления используюттермин стерилизатор или сушильный шкаф. Был изобретён Чарльзом Чемберлендом в1879.
Разновидности автоклавов
Автоклавы бывают:вращающиеся, качающиеся, горизонтальные, вертикальные и колонные. Автоклавпредставляет собой сосуд либо замкнутый, либо с открывающейся крышкой. Принеобходимости снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками,механическими, электромагнитными, либо пневматическими перемешивающимиустройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения ирегулирования давления, температуры, уровня жидкости и т. п.
Конструкция автоклавов
Конструкция и основныепараметры промышленного автоклава разнообразны, ёмкость от нескольких десятковсм³ до сотен м³, предназначаются для работы под давлением до 150МН/м² (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Для химическихпроизводств перспективны бессальниковые автоклавы с экранированнымэлектродвигателем, не требующим уплотнения. Ротор этого электродвигателя насаженнепосредственно на вал мешалки и накрыт герметичным тонкостенным экраном изнемагнитного материала, не препятствующего проникновению магнитных силовыхлиний от статора электродвигателя к ротору. При производстве строительныхматериалов применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне онипредставляют из себя трубу 3-6 м в диаметре и 15 — 20 м в длину закрываемуюкрышкой с байонетным затвором (тупиковые с одной стороны, туннельные с 2-хсторон).
Применение автоклавов
Автоклавы применяются вхимической промышленности (производство гербицидов, органических полупродуктови красителей, в процессах синтеза); в гидрометаллургии (выщелачивание споследующим восстановлением из растворов цветных и драгоценных металлов, редкихэлементов); в резиновой промышленности (вулканизация технических изделий); вконсервной промышленности (стерилизация консервов); в промышленностистройматериалов. Автоклавы широко используются в медицине. Также при созданииизделий из карбонового волокна, для придания им твердых форм. Рубашка автоклавазащитная — устройство, предохраняющее швы и основной материал корпуса реакторао воздействия теплоносителя.
Клапаны
Регулирующие клапаныпредназначены для регулирования расхода путем изменения количества проходящейпо трубопроводу рабочей среды. Управляются от внешнего источника энергии. Приручном управлении осуществляется только периодическое ступенчатоерегулирование. Непрерывное и бесступенчатое регулирование производитсяпосредством пневматических, гидравлических и электрических приводов (исполнительныхмеханизмов). Затворы регулирующих клапанов бывают стержневыми (игольчатыми),полыми (юбочными), сегментными, тарельчатыми поршневыми (клеточными).
Регулирующие клапаны спневмоприводом или гидроприводом одностороннего действия, оснащенные силовойпружиной или грузом, по способы операции подразделяются на нормально открытые инормально закрытые в зависимости от того, открыт или закрыт К. при отсутствиидавления в приводе. Среди регулирующих клапанов надлежит также выделитьтрехходовые К., предназначенные для смешения двух потоков в один или разделенияодного потока на два, а также регулирующие К. для малых расходов.
Предохранительные клапаныили разрывные устройства предназначены для автоматического выпуска избыткажидкой, паро или газообразной среды из системы высокого давления при чрезмерномповышении давления в ней в систему низкого давления или в атмосферу иобеспечивающей безопасную эксплуатацию установок и предотвращение аварий.Наиболее часто применяются пружинные и рычажно–грузовые предохранительные К…Рычажно–грузовые клапаны изготовливают только малоподъемными: однорычажные К. –с одним седлом и двухрычажные – с двумя седлами. Эти К. выдаются стабильностьюусилия; применяются только в стационарных установках; не могут бытьиспользованы для работы с противодавлением. Малоподъемные клапаны. применяются,в основном, на несжимаемых средах. Использование их на сжимаемых средахнецелесообразно из–за невысокого значения пропускной способности, которое длясжимаемых сред может быть существенно повышено в конструкциях полноподъемныхклапанов. Пружинные клапаны – более совершенной конструкции, чемрычажно–грузовые; имеют меньшую инерционность, меньшую массу и габаритныеразмеры; главным образом полноподъемные. Полноподъемные клапаны характеризуютсяскоростью срабатывания на полный ход золотника. Они обеспечивают высокиезначения пропускной способности при сравнительно малых превышениях давления взащищаемой системе. Время открытия этих клапанов – 0,008 – 0,04с.
Регуляторы давленияпрямого действия – автоматически действующая арматура, обеспечивающейподдержание постоянного давления на участке системы до или после регуляторапутем изменения расхода среды. Основные элементы: регулирующий орган, привод,задатчик нагружения (с грузовым, пружинным или пневматическим нагружением),импульсное устройство и импульсная линия связи«регулятор–трубопровод». Чувствительные элементы делятся на:мембранные, сильфонные и поршневые.
Действие регулятораосновано на использовании энергии рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.С изменением давления на контролируемом участке изменяется степень открытиязатвора в сторону, необходимую для восстановления исходного давления. Регулятордавления «после себя» прямого действия, работающий в условиях, когдаотрегулированное давление Рвых. меньше половины регулируемого Рвх., то есть приРвых.‹0,5*Рвх. – называется редукционным клапаном.
Регуляторы уровня прямогодействия – предназначены для автоматического поддержания уровня жидкости всосуде в установленных пределах заданной высоты. Основными их конструктивнымиэлементами являются:
датчик положения уровня;
исполнительное устройствов виде запорного или регулирующего клапана;
поплавковое устройство.
Датчиком положения обычнослужит поплавок.
Отсечные клапаны –предназначены для быстрого отключения трубопровода или его части при аварийнойситуации или по технологическим требованиям. Характерной чертой их являетсябыстродействие, обеспечиваемое обычно срабатыванием пружины в момент закрытияклапана.
Перепускные клапаны –предназначены для поддержания давления среды на требуемом уровне путемперепуска ее через ответвление трубопровода.
Дыхательные клапаны –предназначены для выпуска накопившихся паров или воздуха и предотвращенияобразования вакуума в резервуарах в результате «большого» и«малого» дыхания.
Клапаны отключающие –устанавливаются, как правило, на линиях с малым диаметром, для которых выброссреды в атмосферу в результате поломки трубопровода недопустим. Принципдействия отключающихся клапанов заключается в том, что при превышенииопределенного заданного расхода (например, при разрыве трубы трубопровода)клапан закрывается.
Клапаны распределительные– предназначены для распределения потока рабочей среды по определеннымнаправлениям (трехходовые и многоходовые). Обычно распределительные К. имеютэлектромагнитный привод и предназначены для дистанционного управленияпневматическими и гидравлическими приводами. Трехходовые К. предназначены дляуправления приводом одностороннего действия.
Клапаны смесительные –используются, если необходимо смешивать в заданных пропорциях различные среды,отличающиеся по составу и температуре. При этом к ним могут предъявлятьсятребования – выдерживать постоянные параметры смеси.
2.S-модель астатического регулятора
Блок переключателяSwitch
Назначение:
Выполняет переключениевходных сигналов по сигналу управления.
Параметры:
Threshold – Порогуправляющего сигнала.
Блок работает следующимобразом:
Если сигнал управления,подаваемый на средний вход больше, чем величина порогового значения Threshold,то на выход блока проходит сигнал с первого (верхнего) входа. Если сигналуправления станет меньше, чем пороговое значение, то на выход блока будетпоступать сигнал со второго (нижнего) входа.
В том случае, когдасигнал на управляющем входе ключа равен 1, на выход блока проходитгармонический сигнал, если же управляющий сигнал равен нулю, то на выходпроходит сигнал нулевого уровня от блока Ground. Пороговое значениеуправляющего сигнала задано равным 100.
/>
Источник постоянногосигнала Constant
Назначение:
Задает постоянный поуровню сигнал.
Параметры:
1. Constant value — Постоянная величина.
2. Interpret vectorparameters as 1-D – Интерпретировать вектор параметров как одномерный (при установленномфлажке). Данный параметр встречается у большинства блоков библиотеки Simulink.В дальнейшем он рассматриваться не будет.
Значение константы можетбыть действительным или комплексным числом, вычисляемым выражением, векторомили матрицей.
/>
Блок передаточнойфункции Transfer Fcn
Назначение:
Блок передаточнойхарактеристики Transfer Fcn задает передаточную функцию в виде отношенияполиномов:
/>,
где nn и nd – порядокчислителя и знаменателя передаточной функции, num – вектор или матрицакоэффициентов числителя, den – вектор коэффициентов знаменателя.
Параметры:
Numerator — вектор илиматрица коэффициентов полинома числителя
Denominator -векторкоэффициентов полинома знаменателя
Absolute tolerance —Абсолютная погрешность.
Порядок числителя недолжен превышать порядок знаменателя. Входной сигнал блока должен бытьскалярным. В том случае, если коэффициенты числителя заданы вектором, товыходной сигнал блока будет также скалярным (как и входной сигнал).
/>
Блок задания функцииFcn
Назначение:
Задает выражение в стилеязыка программирования C .
Параметры:
Expression – Выражение,используемое блоком для вычисления выходного сигнала на основании входного. Этовыражение составляется по правилам, принятым для описания функций на языке С.
В выражении можноиспользовать следующие компоненты:
Входной сигнал. Входнойсигнал в выражении обозначается u, если он является скаляром. Если входнойсигнал – вектор, необходимо указывать номер элемента вектора в круглых скобках.Например, u(1) и u(3) – первый и третий элементы входного вектора.
Константы.
Арифметические операторы(+ – * /).
Операторы отношения (= =!= > =
Логические операторы(&& | | !).
Круглые скобки.
Математические функции:abs, acos, asin, atan, atan2, ceil, cos, cosh, exp, fabs, floor, hypot, ln,log, log10, pow, power, rem, sgn, sin, sinh, sqrt, tan, и tanh.
Переменные из рабочейобласти. Если переменная рабочей области является массивом, то ее элементыдолжны указываться с помощью индексов в круглых скобках. Напрмер, A(1,1) — первый элемент матрицы A.
Операторы отношения илогические операторы возвращают значения в виде логического нуля (FALSE) илилогической единицы (TRUE).
Операторы, допускаемые киспользованию в выражении, имеют следующий приоритет (в порядке убывания):
( )
+ – (унарные)
Возведение в степень
! /
+ – (бинарные)
=
= !=
&&
| |
Блок не поддерживаетматричные и векторные операции. Выходной сигнал блока всегда – скаляр.
/>
Усилители Gain иMatrix Gain
Назначение:
Выполняют умножениевходного сигнала на постоянный коэффициент.
Параметры:
Gain – Коэффициентусиления.
Multiplication – Способвыполнения операции. Может принимать значения (из списка):
— Element-wiseK*u– Поэлементный.
— Matrix K*u – Матричный.Коэффициент усиления является левосторонним операндом.
— Matrix u*K – Матричный.Коэффициент усиления является правосторонним операндом.
Saturate on integeroverflow (флажок) – Подавлять переполнение целого. При установленном флажкеограничение сигналов целого типа выполняется корректно.
Блоки усилителей Gain иMatrix Gain есть один и тот же блок, но с разными начальными установкамипараметра Multiplication. Параметр блока Gain может быть положительным илиотрицательным числом, как больше, так и меньше 1. Коэффициент усиления можнозадавать в виде скаляра, матрицы или вектора, а также в виде вычисляемоговыражения. В том случае если параметр Multiplication задан как Element-wiseK*u, то блок выполняет операцию умножения на заданный коэффициент скалярногосигнала или каждого элемента векторного сигнала. В противном случае блоквыполняет операцию матричного умножения сигнала на коэффициент заданныйматрицей. По умолчанию коэффициент усиления является действительным числом типаdouble. Для операции поэлементного усиления входной сигнал может бытьскалярным, векторным или матричным любого типа, за исключением логического(boolean). Элементы вектора должны иметь одинаковый тип сигнала. Выходнойсигнал блока будет иметь тот же самый тип, что и входной сигнал. Параметр блокаGain может быть скаляром, вектором или матрицей любого типа, за исключениемлогического (boolean).
При вычислении выходногосигнала блок Gain использует следующие правила:
Если входной сигналдействительного типа, а коэффициент усиления комплексный, то выходной сигналбудет комплексным.
Если тип входного сигналаотличается от типа коэффициента усиления, то Simulink пытается выполнитьприведение типа коэффициента усиления к типу входного сигнала. В том случае,если такое приведение невозможно, то расчет будет остановлен с выводомсообщения об ошибке. Такая ситуация может возникнуть, например, если входнойсигнал есть беззнаковое целое (uint8), а параметр Gain задан отрицательнымчислом.
/>
Блок вычисленияпроизводной Derivative
Назначение:
Выполняет численноедифференцирование входного сигнала.
Параметры:
Нет.
Для вычисленияпроизводной используется приближенная формула Эйлера:
/>,
где />u – величина изменениявходного сигнала за время />t,
t – текущее значение шагамодельного времени.
Значение входного сигналаблока до начала расчета считается равным нулю. Начальное значение выходногосигнала также полагается равным нулю. Точность вычисления производнойсущественно зависит от величины установленного шага расчета. Выбор меньшегошага расчета улучшает точность вычисления производной.
/>
Данный блок используетсядля дифференцирования аналоговых сигналов. При дифференцировании дискретногосигнала с помощью блока Derivative его выходной сигнал будет представлять собойпоследовательность импульсов соответствующих моментам времени скачкообразногоизменения дискретного сигнала.
Интегрирующий блокlntegrator
Назначение:
Выполняет интегрированиевходного сигнала.
Параметры:
External reset – Внешнийсброс. Тип внешнего управляющего сигнала, обеспечивающего сброс интегратора кначальному состоянию. Выбирается из списка:
none – нет (сброс невыполняется),
rising — нарастающийсигнал (передний фронт сигнала),
falling — спадающийсигнал (задний фронт сигнала),
either – нарастающий либоспадающий сигнал,
level – не нулевой сигнал(сброс выполняется если сигнал на управляющем входе становится не равным нулю);
В том случае, если выбранкакой-либо (но не none), тип управляющего сигнала, то на изображении блокапоявляется дополнительный управляющий вход. Рядом с дополнительным входом будетпоказано условное обозначение управляющего сигнала.
Initial condition source— Источник начального значения выходного сигнала. Выбирается из списка:
internal – внутренний
external – внешний. Вэтом случае на изображении блока появляется дополнительный вход, обозначенныйx0, на который необходимо подать сигнал задающий начальное значение выходногосигнала интегратора.
Initial condition —Начальное условие. Установка начального значения выходного сигнала интегратора.Параметр доступен, если выбран внутренний источник начального значениявыходного сигнала.
Limit output (флажок) —Использование ограничения выходного сигнала.
Upper saturation limit —Верхний уровень ограничения выходного сигнала. Может быть задан как числом, таки символьной последовательностью inf, то есть + /> .
Lower saturation limit —Нижний уровень ограничения выходного сигнала. Может быть задан как числом, таки символьной последовательностью inf, то есть — />.
Show saturation port —управляет отображением порта, выводящего сигнал, свидетельствующий о выходеинтегратора на ограничение. Выходной сигнал данного порта может приниматьследующие значения:
Ноль, если интегратор ненаходится на ограничении.
+1, если выходной сигналинтегратора достиг верхнего ограничивающего предела.
-1, если выходной сигналинтегратора достиг нижнего ограничивающего предела.
Show state port (флажок)— Отобразить/скрыть порт состояния блока. Данный порт используется в томслучае, если выходной сигнал интегратора требуется подать в качестве сигналаобратной связи этого же интегратора. На пример, при установке начальных условийчерез внешний порт или при сбросе интегратора через порт сброса. Выходнойсигнал с этого порта может использоваться также для организации взаимодействияс управляемой подсистемой.
Absolute tolerance —Абсолютная погрешность.
/>
Блок вычисления суммыSum
Назначение:
Выполняет вычислениесуммы текущих значений сигналов.
Параметры:
Icon shape – Форма блока.Выбирается из списка.
— round – окружность,
rectangular – прямоугольник.
List of sign –Список знаков. Всписке можно использовать следующие знаки:
+ (плюс), — (минус) и |(разделитель знаков).
Saturate on integeroverflow (флажок) – Подавлять переполнение целого. При установленном флажкеограничение сигналов целого типа выполняется корректно.
Количество входов иоперация (сложение или вычитание) определяется списком знаков параметра List ofsign, при этом метки входов обозначаются соответствующими знаками. В параметреList of sign можно также указать число входов блока. В этом случае все входыбудут суммирующими.
Если количество входовблока превышает 3, то удобнее использовать блок Sum прямоугольной формы.
Блок может использоватьсядля суммирования скалярных, векторных или матричных сигналов. Типы суммируемыхсигналов должны совпадать. Нельзя, например, подать на один и тот жесуммирующий блок сигналы целого и действительного типов.
Если количество входовблока больше, чем один, то блок выполняет поэлементные операции над векторнымии матричными сигналами. При этом количество элементов в матрице или векторедолжно быть одинаковым.
Если в качестве списказнаков указать цифру 1 (один вход), то блок можно использовать для определениясуммы элементов вектора.
/>
Установка параметроврасчета и его выполнение
Перед выполнениемрасчетов необходимо предварительно задать параметры расчета. Задание параметроврасчета выполняется в панели управления меню Simulation/Parameters. Вид панелиуправления приведен на Рис.
/>
Рис. Панель управления
Окно настройки параметроврасчета имеет 4 вкладки:
Solver (Расчет) —Установка параметров расчета модели.
Workspace I/O (Ввод/выводданных в рабочую область) — Установка параметров обмена данными с рабочейобластью MATLAB.
Diagnostics (Диагностика)— Выбор параметров диагностического режима.
Advanced (Дополнительно)— Установка дополнительных параметров.
Установка параметроврасчета модели выполняется с помощью элементов управления, размещенных навкладке Solver. Эти элементы разделены на три группы: Simulation time (Интервалмоделирования или, иными словами, время расчета), Solver options (Параметрырасчета), Output options (Параметры вывода).
Установка параметроврасчета модели
Simulation time (Интервалмоделирования или время расчета)
Время расчета задаетсяуказанием начального (Start time) и конечного (Stop time) значений временирасчета. Начальное время, как правило, задается равным нулю. Величина конечноговремени задается пользователем исходя из условий решаемой задачи.
Solver options (Параметрырасчета)
При выборе параметроврасчета необходимо указать способ моделирования (Type) и метод расчета новогосостояния системы. Для параметра Type доступны два варианта — c фиксированным(Fixed-step) или с переменным (Variable-step) шагом. Как правило, Variable-stepиспользуется для моделирования непрерывных систем, a Fixed-step — длядискретных.
Список методов расчетанового состояния системы содержит несколько вариантов. Первый вариант(discrete) используется для расчета дискретных систем. Остальные методыиспользуются для расчета непрерывных систем. Эти методы различны дляпеременного (Variable-step) и для фиксированного (Fixed-step) шага времени, но,по сути, представляют собой процедуры решения систем дифференциальныхуравнений. Подробное описание каждого из методов расчета состояний системыприведено во встроенной справочной системе MATLAB.
Ниже двух раскрывающихсясписков Type находится область, содержимое которой меняется зависимости отвыбранного способа изменения модельного времени. При выборе Fixed-step в даннойобласти появляется текстовое поле Fixed-step size (величина фиксированногошага) позволяющее указывать величину шага моделирования (см. рис. 7.2).Величина шага моделирования по умолчанию устанавливается системой автоматически(auto). Требуемая величина шага может быть введена вместо значения auto либо вформе числа, либо в виде вычисляемого выражения (то же самое относится и ковсем параметрам устанавливаемым системой автоматически).
/>
Рис. Вкладка Solver привыборе фиксированного шага расчета
При выборе Fixed-stepнеобходимо также задать режим расчета (Mode). Для параметра Mode доступны триварианта:
MultiTasking(Многозадачный) – необходимо использовать, если в модели присутствуютпараллельно работающие подсистемы, и результат работы модели зависит отвременных параметров этих подсистем. Режим позволяет выявить несоответствиескорости и дискретности сигналов, пересылаемых блоками друг другу.
SingleTasking(Однозадачный) — используется для тех моделей, в которых недостаточно строгаясинхронизация работы отдельных составляющих не влияет на конечный результатмоделирования.
Auto (Автоматическийвыбор режима) — позволяет Simulink автоматически устанавливать режимMultiTasking для тех моделей, в которых используются блоки с различнымискоростями передачи сигналов и режим SingleTasking для моделей, в которыхсодержатся блоки, оперирующие одинаковыми скоростями.
При выборе Variable-stepв области появляются поля для установки трех параметров:
Мах step size — максимальный шаг расчета. По умолчанию он устанавливается автоматически (auto)и его значение в этом случае равно (SfopTime — StartTime)/50. Довольно частоэто значение оказывается слишком большим, и наблюдаемые графики представляютсобой ломаные (а не плавные) линии. В этом случае величину максимального шагарасчета необходимо задавать явным образом.
Мin step size — минимальный шаг расчета.
Initial step size — начальное значение шага моделирования.
При моделированиинепрерывных систем с использованием переменного шага необходимо указатьточность вычислений: относительную (Relative tolerance) и абсолютную (Absolutetolerance). По умолчанию они равны соответственно 10-3 и auto.
Output options (Параметрывывода)
В нижней части вкладкиSolver задаются настройки параметров вывода выходных сигналов моделируемойсистемы (Output options). Для данного параметра возможен выбор одного из трехвариантов:
Refine output(Скорректированный вывод) – позволяет изменять дискретность регистрациимодельного времени и тех сигналов, которые сохраняются в рабочей области MATLABс помощью блока То Workspace. Установка величины дискретности выполняется встроке редактирования Refine factor, расположенной справа. По умолчанию значение Refine factor равно 1, это означает, что регистрация производится с шагомD t = 1 (то есть для каждого значения модельного времени:). Если задать Refinefactor равеным 2, это означает, что будет регистрироваться каждое второезначение сигналов, 3 — каждое третье т. д. Параметр Refine factor можетпринимать только целые положительные значения
Produce additional output(Дополнительный вывод) — обеспечивает дополнительную регистрацию параметровмодели в заданные моменты времени; их значения вводятся в строке редактирования(в этом случае она называется Output times) в виде списка, заключенного вквадратные скобки. При использовании этого варианта базовый шаг регистрации (Dt) равен 1. Значения времени в списке Output times могут быть дробными числамии иметь любую точность.
Produce specified outputonly (Формировать только заданный вывод) — устанавливает вывод параметровмодели только в заданные моменты времени, которые указываются в поле Outputtimes (Моменты времени вывода).
Установка параметров обменас рабочей областью
Элементы, позволяющиеуправлять вводом и выводом в рабочую область MATLAB промежуточных данных ирезультатов моделирования, расположены на вкладке Workspace I/O (рис.).
/>
Рис. Вкладка WorkspaceI/O диалогового окна установки параметров моделирования
Элементы вкладкиразделены на 3 поля:
Load from workspace(Загрузить из рабочей области). Если флажок Input (Входные данные) установлен,то в расположенном справа текстовом поле можно ввести формат данных, которыебудут считываться из рабочей области MATLAB. Установка флажка Initial State(Начальное состояние) позволяет ввести в связанном с ним текстовом поле имяпеременной, содержащей параметры начального состояния модели. Данные, указанныев полях Input и Initial State, передаются в исполняемую модель посредствомодного или более блоков In (из раздела библиотеки Sources).
Save to workspace(Записать в рабочую область) – Позволяет установить режим вывода значенийсигналов в рабочую область MATLAB и задать их имена.
Save options (Параметрызаписи) – Задает количество строк при передаче переменных в рабочую область.Если флажок Limit rows to last установлен, то в поле ввода можно указатьколичество передаваемых строк (отсчет строк производится от момента завершениярасчета). Если флажок не установлен, то передаются все данные. ПараметрDecimation (Исключение) задает шаг записи переменных в рабочую область(аналогично параметру Refine factor вкладки Solver). Параметр Format (форматданных) задает формат передаваемых в рабочую область данных. Доступные форматыArray (Массив), Structure (Структура), Structure With Time (Структура сдополнительным полем – “время”).
Установка параметровдиагностирования модели
Вкладка Diagnostics (рис.7.4) позволяет изменять перечень диагностических сообщений, выводимых Simulinkв командном окне MATLAB, а также устанавливать дополнительные параметрыдиагностики модели.
Сообщения об ошибках илипроблемных ситуациях, обнаруженных Simulink в ходе моделирования и требующихвмешательства разработчика выводятся в командном окне MATLAB. Исходный переченьтаких ситуаций и вид реакции на них приведен в списке на вкладке Diagnostics.Разработчик может указать вид реакции на каждое из них, используя группупереключателей в поле Action (они становятся доступны, если в списке выбраноодно из событий):
None — игнорировать,
Warning -— выдатьпредупреждение и продолжить моделирование,
Error — выдать сообщениеоб ошибке и остановить сеанс моделирования.
Выбранный вид реакцииотображается в списке рядом с наименованием события.
/>
Рис. Вкладка Diagnosticsокна установки параметров моделирования
Выполнение расчета
Запуск расчетавыполняется с помощью выбора пункта меню Simulation/Start. или инструмента /> на панелиинструментов. Процесс расчета можно завершить досрочно, выбрав пункт менюSimulation/Stop или инструмент /> . Расчет также можно остановить(Simulation/Pause) и затем продолжить (Simulation/Continue).
Осциллограф Scope
Назначение:
Строит графикиисследуемых сигналов в функции времени. Позволяет наблюдать за изменениямисигналов в процессе моделирования.
Для того, чтобы открытьокно просмотра сигналов необходимо выполнить двойной щелчок левой клавишей“мыши” на изображении блока. Это можно сделать на любом этапе расчета (как доначала расчета, так и после него, а также во время расчета). В том случае, еслина вход блока поступает векторный сигнал, то кривая для каждого элементавектора строится отдельным цветом.
Настройка окнаосциллографа выполняется с помощью панелей инструментов (рис.)
/>
Рис. Панель инструментовблока Scope
Панель инструментовсодержит 11 кнопок:
Print – печатьсодержимого окна осциллографа.
Parameters – доступ кокну настройки параметров.
Zoom – увеличениемасштаба по обеим осям.
Zoom X-axis – увеличениемасштаба по горизонтальной оси.
Zoom Y-axis – увеличениемасштаба по вертикальной оси.
Autoscale –автоматическая установка масштабов по обеим осям.
Save current axessettings – сохранение текущих настроек окна.
Restore saved axessettings – установка ранее сохраненных настроек окна.
Floating scope – переводосциллографа в “свободный” режим.
Lock/Unlock axesselection – закрепить/разорвать связь между текущей координатной системой окнаи отображаемым сигналом. Инструмент доступен, если включен режим Floatingscope.
Signal selection – выборсигналов для отображения. Инструмент доступен, если включен режим Floatingscope.
/>
3.Вычислительный эксперимент
ПИД-регулятор, который ибудет подвергаться настройке
/>
Proportionalitycoefficient – настраиваемый коэффициент пропорциональности (П)
Integrator coefficient +Integrator — интегрирующая составляющая с коэффициэнтом интегрирования (И)
Derivative coefficient +Derivative — коэффициэнт интегрирования (интегрирующая составляющая) (Д)
Блок характеристикизависимости увеличения температуры кипения воды (101 кПа – 100С) от давления вавтоклаве. Линейная зависимость, на практике такого не бывает, но в данноймодели такой характеристики будет достаточно
/>
Блок, характеризующийпарообразование
/>
В результате выполненияэтой части системы происходит автоматический выбор уставки, 100 или 500, есливо втором переключателе регистрируется температурная уставка выше 500, то онавозвращает значение 500, т.к. для нашего примера будет стоять такая задача.Разбиение на 2 блока с определением уставки необходим для того, что процесспарообразования присутствует даже при температуре, меньше 100С, но он отличенот процесса во время кипения
/>
Объект регулированиявыбран таким, т.к. любой процесс в природе можно описать математически
/>
А теперь приступимнепосредственно к экспериментам. Поставим произвольные коэффициенты
/>
/>
А теперь сделаемнаблюдение ПИ-, ПИД- и ПД-регуляторов соответственно. Коэффициенты, равныенулям, отключают составляющие, превращая ПИД в другие виды регульяторов
/>
/>
Рассмотрим изменениевыходного сигнала при увеличении И-коэффициента
/>
/>
При увеличении Дсоставляющей, регулятор измеряет коэффициент наклона и увеличивает его на тоткоэффициент, который ему задан
/>
/>
П составляющаяанализирует отношение выходное к уставке
/>
/>
Замена положения в схемеИ и Д коэффициентов усиления не приводит ни к чему
/>
/>
Изменим уставку с 500 на800. Система также выполняет свои задачи
/>
/>
Заключение
Пропорциональнаясоставляющая является основой регулирующего воздействия для рассмотренногопневматического ПИД-регулятора.
Улучшая временнуюхарактеристику переходного процесса, вместе с тем снижаем устойчивость системыавтоматического регулирования.
ПИД-регуляторыцелесообразно применять в САР с большой инерцией. В качестве примеров такихсистем можно назвать:
— бак (емкость), вкоторый для заметного изменение уровня требуется налить или вылить большой объемжидкости;
— теплообменник, вкотором внутренний теплообмен протекает медленно и датчик температуры работаетс запаздыванием.
Пневматические П-, ПИ-,ПД- и ПИД-регуляторы, в основном, применяются в нефтегазохимическойпромышленности и в местах с повышенными требованиями к взрывобезопасности ипожарной безопасности.
Для надежной работыпневморегуляторов требуется выдерживать параметры сервисного воздуха, а такжепроводить регулярное техническое обслуживание, что сопряжено с дополнительнымизатратами по эксплуатации.
Воплощение различныхструктурных схем регуляторов значительно упростилось с появлениемПИД-регуляторов на базе микропроцессоров.
Как правило, в такихрегуляторах сигнал рассогласования одновременно подается на параллельные ветви,формирующие пропорциональную, интегральную и дифференциальную составляющие,которые затем суммируются и усиливаются. Т.е. каждую ветвь возможнорассматривать как отдельный регулятор. Благодаря независимой работе,интегральная составляющая к концу переходного процесса полностью замещаетпропорциональную составляющую.
Несмотря на всемногообразие выпускаемых ПИД-регуляторов, принцип их действия остаетсянеизменным.
Итогом моделированияавтоклава с ПИД-регулятором можно считать показание осциллографа:
/>
Списоклитературы
1. Щагин А.В. и др. Основы автоматизации техпроцессов. – М.:Высшее образование, 2009. – 163 с.
2. Голоденко Б.А. Имитационное моделирование в среде GPSS:пособие по курсовому проектированию. – Воронеж: МИКТ, 2007. – 112 с.
3. Alex Demyanenko, Control theory. PID Controller, — Copyright © 2007 — 2009
4. Битюков В.К., Волчкевич Л.И., Голоденко Б.А. Автоматизациятехнологических процессов промышленных производств: учебное пособие. – Воронеж:ВГТА, 2007. – 212 с.
5. Битюков В.К., Голоденко Б.А. Технология. Основные этапы ипрогнозы развития: учебное пособие. – Воронеж: ВГТА, 2006. – 264 с.
6. Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB.– СПб: Питер, 2005.