Основы автоматического регулирования
ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ. ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
3.2.3 Зона гистерезиса
Ширина зоны гистерезиса в современных трехпозиционных регуляторах является программируемым параметром настройки. Представление зоны гистерезиса описывается в руководстве по эксплуатации на соответствующий тип регулятора или систему регулирования. Назначение гистерезиса Н - предотвращение «дребезга» управляющего выходного устройства (например, реле) и исполнительного механизма вблизи точки его включения (слишком частого включения). Также зона гистерезиса предназначена для исключенияодновременного включения выходных устройств YБ (больше) и YМ (меньше), например для управления реверсивными двигателями, где одновременное включение может привести к выходу из строя двигатель исполнительного механизма.
В литературе по автоматизации также встречаются другие наименования параметра зоны гистерезиса - зона возврата, зона неравномерности, дифференциал. Гистерезис (в некоторых типах регуляторов) может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Отрицательные значения гистерезиса используютсяв основном для упреждения или задержки включения (выключения) выходных устройств.
3.2.4 Процессы регулирования с трехпозиционным законом
Процесс регулирования с трехпозиционным законом при обратном направлении регулирования представлен на рис.3.13. Процесс трехпозиционного регулирования является автоколебательным - регулируемая величина как в переходном, так и в установившемся режиме периодически изменяется относительно заданного значения (см. рис. 3.13), т.е. регулируемая величина PV (X) подвержена незатухающим колебаниям. Показателями автоколебательного режима являются амплитуда автоколебаний Ак и период автоколебаний Тк (см. рис.3.13).
Рисунок 3.13 - Процесс регулирования с трехпозиционным законом
Частота и амплитуда колебаний зависят и определяются следующими величинами:
- от времени транспортного запаздывания τd,
- от постоянной времени обьекта Т (определяется инерционностью объекта),
- от максимальной скорости R изменения параметра Х (определяется по переходной характеристике),
- от величины зоны нечувствительности DB регулятора и гистерезиса H переключательного элемента. Для объектов с большой инерционностью (большим значением постоянной времени обьекта Т) и с малым запаздыванием τdрегулирование происходит с постоянными колебаниями до 3-10% от задания SP.
- Чем больше гистерезис Н, отношение τd /Т, R - тем больше амплитуда колебаний Ак.
- Чем больше время запаздывания τd , постоянная времени обьекта Т и зона нечувствительности DB - тем больше период колебаний Тк (см. рис.3.13).
Точность регулирования технологического параметра, например, температуры зависит от величины гистерезиса. Чем меньше гистерезис, тем точнее регулирование, но тем чаще включается нагреватель и тем самым больше износкоммутационных элементов (например, реле). Уменьшая гистерезис можно повысить качество регулирования до некоторого предела, определяемого параметрами обьекта регулирования (тепловой инерцией, мощностью нагревателя, тепловой связью нагревателя и обьекта и др.).
3.2.5 Параметры настройки трехпозиционных регуляторов:
Описание параметров настройки приводятся в руководстве по эксплуатации на соответствующую модель регулятора.
- Зона нечувствительности DB. В различных типах регуляторов может быть представлена как:
- Полное значение (см. рис.3.10) или половинное значение зоны нечувствительности (см. рис.3.12).
- С помощью знака параметра «зона нечувствительности регулятора» можно установить направление действия регулятора. При задании положительного значения параметра обеспечивается зона регулированиябез перекрытия, при задании отрицательного значения - обеспечивается зона регулирования с перекрытием.
- Ширина зоны гистерезиса.
- Может принимать как положительные, так и отрицательные значения.
- Возможно задание для различных управляющих выходов (нагревание, охлаждение) различных зон гистерезиса - гистерезис нагревания, гистерезис охлаждения. Это необходимо для того, чтобы учесть ассиметрию обьекта управления.
- Направление действия регулятора.
- Может устанавливаться обратное или прямое управление (см.рис. 3.12). Возможность программирования различных параметров позволяет создать большое количество разнообразных трехпозиционных систем регулирования.