ЖУРНАЛ СТА 4/2015

97 СТА 4/2015 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА ● ограничение отдельных составляющих выходного сигнала регулятора по верхнему и нижнему уровням (пределам) и защита их от насыщения [2, 3]. Р ЕГУЛЯТОРЫ С БЕЗУДАРНЫМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ РЕЖИМОВ РАБОТЫ Структурная схема одного из таких регуляторов представ- лена на рис. 1. При переходе на ручное управление с помощью блока руч- ного (дистанционного) управления (БРУ) устанавливают U ру = U вых ≡ U . Затем спаренные переключатели П1 и П2 пе- реводят в положение Р (ручной режим). После этого изме- няют U вых с помощью задатчика ручного управления U ру . В ручном режиме работы на вход интегратора И с выхода эле- мента сравнения ЭС поступает сигнал ошибки Δ U = U вых – U , причём выход сумматора регулятора U теперь выполняет функции отрицательной обратной связи ООС, а выход регу- лятора U вых является заданием для системы. Интегратор сводит ошибку Δ U к нулю. Поэтому выход U сумматора Σ (вы- ход регулятора) следит за сигналом U вых ≡ U ру , поступающим к исполнительному механизму ИМ от блока БРУ. Выходные сигналы пропорциональной П- ( k п ε , где k п – коэффициент пропорциональности, ε – входной сигнал регулятора) и диф- ференциальной Д-частей регулятора в ручном режиме яв- ляются возмущающими воздействиями. Схема обеспечивает полностью безударный (мягкий) переход на автоматический режим, так как в ручном режиме работы регулятора равны все переключаемые сигналы: U = U вых ≡ U ру . Р ЕГУЛЯТОРЫ С КОРРЕКЦИЕЙ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ При автоматическом управлении объектами, подвержен- ными действию значительных возмущений, часто требуется оперативно корректировать выходной сигнал регулятора. На- пример, если о нарушениях технологического процесса из- вестно заранее или ещё до начала изменения регулируемых параметров, то желательно давать упреждающие воздействия на исполнительные механизмы, что позволяет резко улуч- шить качество регулирования [2]. Некоторые регуляторы имеют кнопочное ручное управле- ние (рис. 2), которое позволяет также реализовать так назы- ваемый режим обхода автоматики или пересиливания авто- матики , если нажимать кнопки «Больше» и «Меньше» в ав- томатическом режиме управления. Так как при переводе в ав- томатический режим используется тот же интегратор, то сра- зу после переключения выходной сигнал регулятора сохра- няется и обеспечивается безударный переход. Предложены схемы регуляторов с коррекцией в автомати- ческом режиме, у которых в интегральном звене создаётся по команде «Больше» или «Меньше» соответствующий перепад + Δ или – Δ (вместо максимально возможных уровней сигна- лов: + U 0 – верхний или – U 0 – нижний уровень питания на рис. 2 ). В результате выход интегратора меняется с посто- янной скоростью, что приводит к соответствующему измене- нию выходного сигнала регулятора. Команды «Больше» и «Меньше» можно подавать сразу на несколько таких регуля- торов. Таким образом, у регуляторов с коррекцией можно опера- тивно изменять выходной сигнал в автоматическом режиме без трудоёмкого перевода системы регулирования на дистан- ционное или ручное управление и таким образом реализовать режим обхода автоматики или пересиливания автоматики. Оперативное вмешательство в работу регулятора (и особенно регуляторов) при различных возмущениях технологического режима позволяет повысить динамическую точность процес- сов управления [24]. Б ЛОКИ ПРЕДВАРЕНИЯ И ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ И ЗАЩИТОЙ ОТ НАСЫЩЕНИЯ В устройстве (блоке) прямого предварения (рис. 3) с защи- той от насыщения (БПЗН), содержащем элемент сравнения 1, усилитель 2 с коэффициентом К д , сумматор 3, при превы- шении выходным сигналом Р вых установленных пределов срабатывает блок сигнализации БС и в инерционной части 4 прибора с помощью переключателя структуры ПС устанав- ливается малая постоянная времени Т д *, близкая к нулю. При большой скорости изменения входного сигнала выход БПЗН (ограничиваемый параметр Р огр ) вследствие пере- ключений постоянной времени Т д по команде Р к удержива- ется (в режиме, близком к скользящему) на границе допу- стимых пределов Р н и Р в (нижний и верхний пределы соответственно) [2, 3]. ВременныCе диаграммы, поясняющие работу БПЗН и (для сравнения) обычного линейного, приведены на рис. 4. Для упрощения принято, что у обоих блоков усилитель имеет бес- конечный коэффициент передачи К д , что не снижает об- щность изложения. При большой скорости изменения вход- ного сигнала 3 ( Р 0 – его начальное значение) выходной сиг- нал 1 БПЗН сразу становится равным верхнему пределу Р в , а выходной сигнал 2 обычного блока становится равным значе- нию уровня питания + Р пит . После того как изменение входного сигнала 3 прекращает- ся, выходной сигнал 1 БПЗН сразу становится равным Р вх , а выходной сигнал 2 обычного блока остаётся равным значению уровня питания все время τ 1 или τ 2 , пока значение выхода 4 инерционного звена Р ин ( Р ин изменяется по экспо- ненте) не сравняется со значением Р вх . Таким образом, из рис. 4 видно, что применение узла защиты от насыщения поз- воляет устранить запаздывание в работе устройства предваре- ния, которое может быть значительным при большом значе- нии постоянной времени предварения и при малых значениях уровня питания Р пит . Ф ИЛЬТРЫ С ЗАЩИТОЙ ОТ НАСЫЩЕНИЯ В устройствах для фильтрации сигналов защита от насыще- ния заключается в том, чтобы абсолютная величина разности Условные обозначения: 1 – инерционное звено; 2 – переключатель структуры ПС; БС – блок сигнализации; Р вх – входной сигнал ФПС; Р вых – выходной сигнал ФПС; Т ф * – постоянная времени фильтра, близкая к нулю; Р огр – ограничиваемый параметр; Т д – постоянная времени фильтра; Р к – команда; p – входной параметр инерционного звена; Δ n – зона нечувствительности блока БС. Рис. 5. Структурная схема фильтра с переменной структурой БС 1 2 P вх P вых + Δ n – Δ n Т ф * 1 1 + Т ф p ПС