4.5.3. Формирование импульсного пид_закона регулирования

Д ля формирования импульсного ПИД-закона регулирования используется предварительное суммирование прямого входного сигнала и сигнала прошедшего дифференциатор. Полученная сумма сигналов подается на вход ПИ-регулятора (рис. 4.39).

Рассмотрим функционирование такого регулятора.

Сигнал на входе трехпозиционного элемента равен . Пусть в исходном состоянии

=0, =0, =0, исполнительный механизм стоит. При подаче на вход регулятора ступенчатого воздействия = ₀> _Н/2 трехпозиционный элемент срабатывает и включает ИМ, т.к. при этом , где - дифференциальный сигнал рассогласования. Сигнал обратной связи возрастает по экспоненте из-за заряда конденсатора в RC обратной связи, при этом по экспоненте уменьшается. При < _Н/2- трехпозиционный элемент переходит в нейтральное состояние, тогда выходной сигнал релейного элемента U=0 и ИМ отключается. Сигнал обратной связи начинает уменьшаться по экспоненте из-за разряда конденсатора в RC цепи обратной связи. Параметры , T_д дифференциатора и T_разр звена обратной связи подобраны так, что сумма уменьшается значительно быстрее, чем .

Сигнал на входе релейного элемента уменьшается. В определенный момент, когда <- _Н/2 трехпозиционный элемент сработает в другом направлении. На его выходе появится сигнал (-U₀) отрицательной полярности и ИМ начнет перемещаться в другую сторону. Во время отрицательного импульса на RC цепь поступает сигнал отрицательной полярности и разряд конденсатора происходит быстрее. При этом  быстро уменьшается, а  растет. При >- _Н/2+_В релейный элемент сработает и ИМ остановится. Количество импульсов включения ИМ в обратную сторону определяется параметрами настройки регулятора. Т.к. T _д<T_разр, то в какой-то момент времени сигнал обратной связи станет меньше и суммарный сигнал станет положительным и будет расти. При  большем _Н/2 релейный элемент сработает в положительном направлении. При этом регулятор начинает работать как ПИ-регулятор.

4.6. Агрегатные комплексы средств автоматизации

Агрегатный комплекс средств регулирования и управления - это совокупность изделий, взаимосвязанных между собой по функциональному назначению или области применения, конструкции, основным параметрам и техническим данным. Каждый агрегатный комплекс создается на единой конструктивной, элементной и технологической базе с использованием блочного принципа построения. АК обеспечивает решение всех функциональных задач, соответствующих назначению комплекса.

Промышленностью для построения систем автоматического управления и регулирования используется ряд агрегатных комплексов электрических средств регулирования и управления, которые обладают конструктивной, электрической и функциональной совместимостью. По мере развития микроэлектроники АК создавались на различной элементной базе. Наиболее распространенными комплексами электрической ветви средств автоматизации являются АКЭСР и “ Каскад ”.

4.6.1. Функциональный состав агрегатных комплексов

АКЭСР - агрегатный комплекс электрических средств регулирования на микроэлектронной базе. В состав комплекса входят:

• релейные и аналоговые регулирующие устройства для формирования П, ПИ, ПИД-законов регулирования;

• функциональные преобразовательные устройства;

• устройства оперативного управления, сигнализации и питания.

В частности АК содержит такие блоки как:

0. РБА - блок регулирующий аналоговый,

1. РБИ - блок регулирующий импульсный для работы с ИМ постоянной скорости,

2. БВО – блок вычислительных операций для выполнения операций над входными сигналами (умножения, деления, извлечения корня ),

3. БРУ – блок ручного управления, предназначенный для переключения с автоматического на дистанционное управление объектом регулирования и ручного дистанционного управления.

Агрегатный комплекс “АКЭСР-2” является дальнейшим развитием (второй очередью) комплекса АКЭСР и обладает лучшими техническими характеристиками. В его состав входят такие блоки как:

0. РП4-( П3, Т3, С3, У3) – импульсный регулирующий блок с внешним дифференциатором для работы с ИМ постоянной скорости; блок выпускался в различных модификациях, (отличающихся входящим в него измерительными модулями) позволяющими работать с дифференциально- трансформаторными датчиками, термопарами, термометрами сопротивления, источниками унифицированного сигнала;

1. БНП-2 - блок нелинейных преобразований, предназначенный для демпфирования и нелинейного преобразования аналогового сигнала при аппроксимации выходного сигнала кусочно-линейным методом;

2. БВО-2 - блок вычислительных операций для алгебраического суммирования унифицированных сигналов с масштабированием и выполнения одной из операций: умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения корня;

3. БДС - блок динамической связи, выполняющий суммирование до 4-х унифицированных сигналов с масштабированием 3-х из них, сравнение с сигналом задания, демпфирование и динамическое преобразование результирующего сигнала (пропорционально-интегрально-дифференциальное).

Другими распространенными комплексами являются "Каскад" и "Каскад-2" - агрегатные комплексы щитовых электрических средств регулирования.

АК предназначены для создания локальных и централизованных систем контроля и автоматизации с относительно небольшим числом контролируемых параметров. В состав комплекса "Каскад-2" входят:

• регулирующие аналоговые и релейные блоки, работающие в комплекте с измерительными блоками;

• алгебраические блоки, предназначенные для выполнения операций суммирование с предварительным масштабированием, умножения, возведения в квадрат, деления, извлечения корня;

• динамические преобразователи для выполнения операций дифференцирования и интегрирования;

• нелинейные блоки, формирующие функции вида ограничения и произвольной монотонной нелинейности и применяющиеся для корректировки нелинейных статических характеристик объекта и для установления области воздействия сигнала;

• логические блоки, осуществляющие операции аналого-релейного преобразования, выделение максимального и минимального сигналов, что позволяет их использовать в схемах синхронизации, сигнализации и защиты;

• задающие устройства, выпускающиеся в виде токового задающего устройства ( представляющего собой регулируемый активный источник тока) и в виде потенциометрического задающего устройства (представляющего собой пассивный потенциометр, работающий в комплекте с измерительным блоком);

• блоки ручного управления (БРУ), предназначенные для безударного перевода регулятора на режим ручного управления и обратно, и для управления процессом вручную;

• усилители мощности, предназначенные для усиления аналогового сигналя 0-5мА и для усиления дискретного сигнала 024В;

• вспомогательные устройства.

Регулирующие приборы выполняют также масштабирование и суммирование различных входных сигналов, и прием сигнала задания. Они обеспечивают усиление, демпфирование и индикацию сигнала рассогласования. Регулирующие блоки позволяют осуществлять П, ПИ и ПИД законы регулирования и осуществлять ручное управление ИМ. Комплекс обеспечивает управление электрическими однооборотными ИМ типа МЭО и МЭО-К с ИМ постоянной скорости. В приборах предусмотрена индикация положения ИМ. Функциональная структура системы управления обеспечивается путем соединения необходимых функциональных блоков и установкой необходимых перемычек на блоках.

В регуляторах АК "Каскад-2" за 100% входной сигнал в зависимости от модификации принимаются: 0-5ма или 0-10в, изменение термосопротивления (ТС) на 40ом, соответствующее изменению температуры на 100⁰С для ТС гр.23 с характеристиками 50М и 100М, изменение термо-ЭДС на 10мв в пределах 0-50мв, изменение взаимоиндуктивности на 10мГн. Диапазон изменения сигнала задатчиков от -100% до +100%. Диапазон изменения зоны нечувствительности составляет 0.4-4% от диапазона входного сигнала, времени интегрирования - 5-500с. Минимальная длительность импульсов при минимальном коэффициенте передачи равна 0.08-0.15с. Типовые значения коэффициента передачи в зависимости от типа регулятора составляют 1-100, 0.3 – 10с/в.