Расчёт и выбор параметров настройки регулятора

Параметры статической настройки регулятора и системы регулирования.

В процессе статической настройки производится предварительная наладка регулятора и системы регулирования.

В процессе статической настройки выполняются следующие наладочные работы:

1) Проверяется правильность и полярность (фазировка) подключения входных сигналов, сигнала задания, сигналов управления исполнительным механизмом и регулирующим органом.

Полярность, фазировка и направление регулирующего воздействия регулятора должны быть направлены в сторону управления рассогласования.

2) Производится расчёт и установка масштабных коэффициентов для подстройки величины сигналов, подаваемых на вход суммирующей части регулятора.

Для этого необходимо иметь статические характеристики по каждому входу относительно регулирующего воздействия. По статическим характеристикам определяется коэффициент передачи по каждому из входных сигналов. Входной сигнал, имеющий наибольший коэффициент передачи подаётся на вход регулятора через коэффициент масштабирования, равным единице, остальные входные сигналы подстраиваются на величину, меньшую, во сколько их коэффициенты передачи меньше коэффициентов передачи основного сигнала.

3) Выбирается и устанавливается диапазон действия внешнего задающего устройства.

Диапазон действия задатчика должен соответствовать диапазону изменения заданного значения регулируемой величины в процессе управления технологическим процессом.

4) Обеспечивается балансировка измерительной части регулятора при отсутствии входных сигналов или при заданном значении регулируемой величины (или соотношения нескольких величин).

Балансировка производится путём подключения к выходу измерительной части регулятора контрольного прибора и установки его в равновесие с помощью специального корректора.

5) Устанавливается необходимый диапазон перемещения регулирующего органа и исполнительного механизма, то есть диапазон необходимого регулирующего воздействия.

Выбранное регулирующее воздействие (изменение расхода регулирующего потока Q макс-Q мин) должны полностью устраивать все возможные отклонения регулируемой величины и обеспечить заданное значение параметра. Необходимое регулирующее воздействие выбирается путём расчёта и выбора размера регулирующего органа и настройки его сочленения с выходным валом исполнительного механизма. Для установки заданного диапазона перемещения регулирующего органа необходимо правильно настроить длину и расположение рычагов и тяг, связывающих исполнительный механизм с регулирующим органом, так чтобы соотношение перемещений механизма и затвора регулирующего органа было пропорциональным и линейным.

После настройки крайних заданных положений регулирующего органа и выходного вала исполнительного механизма необходимо настроить ограничители перемещения исполнительного механизма в крайних положениях выходного вала. В пневматических и гидравлических регуляторах для этого используются механические упоры, установленные в крайних положениях. В электрических исполнительных механизмах для этой цели используют конечные выключатели, встроенные в исполнительные механизмы. Конечные выключатели настраиваются смещением кулачков, управляющих микропереключателями с размыкающими и замыкающими контактами. Размыкающие контакты обычно включаются в цепи управления исполнительным механизмом от регулятора или органом ручного управления в сторону «Больше» и «Меньше». Замыкающие контакты включаются в схему сигнализации достижения этих крайних положений исполнительного механизма или в схему переключения и логического управление процессом.

Дополнительно предусмотрены также механические упоры.

Динамические настройки регулятора.

Динамическая настройка регулятора и системы регулирования служит для получения устойчивого регулирования, удовлетворяющего заданным требованием качества переходного процесса. Конкретные параметры динамической настройки зависят от выбранного закона регулирования, а их численные значения — от динамических свойств и параметров объекта регулирования.

Параметры настройки пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов.

ПИД — регуляторы перемещают исполнительный механизм (регулирующий орган) пропорционально отклонению регулируемой величины (П — часть), интегралу отклонения регулируемой величины во времени (И — часть) и скорости отклонения регулируемой величины (Д — часть). При отклонении регулируемой величины в первый момент регулирующее воздействие вырабатывает Д — часть, улучшая чувствительность регулятора, затем П — часть за счёт обратной связи останавливает исполнительный механизм, обеспечивая устойчивость регулирования, а потом И — часть приводит параметр к заданному значению.

Уравнение регулятора:

где: y — перемещение исполнительного механизма (регулирующий орган).

— отклонение регулируемой величины (рассогласование).

— параметры динамической настройки ПИД — регулятора.

— коэффициент пропорциональности (коэффициент передачи, предел пропорциональности) регулятора.

— постоянная времени интегрирования — параметр настройки И — части регулятора.

— постоянная времени дифференцирования (предварения) — это условное время, в течении которого на управляющий сигнал регулятора воздействует Д — часть.

Дифференциальная часть регулятора обычно формируется реального дифференцирующего звена (дифференциатора), которое включается в структурную схему регулятора или подключается к нему в виде отдельного блока (блока дифференцирования, предварения).

Применение Д — части увеличивает чувствительность срабатывания регулятора, уменьшает динамическую ошибку регулирования.

Существуют регуляторы с обратным дифференцированием (предварением) в которых, наоборот, Д — часть производит задержку формирования управляющего сигнала. Такое преобразование называетсч апериодическим (А — преобразованием). А — преобразование широко используется для устранения колебаний регулируемой величины (демпфирование рассогласования), для ограничения скорости изменения регулируемой величины и так далее.