Автоматические системы регулирования Основные понятия и определения

Автоматической системой регулирования (АСР) называется совокупность объекта регулирования и регулятора, взаимодействующих между собой (В.Л.Петров).

Технологическая установка, в которой необходимо осуществить регулирование того или иного параметра, называется объектом регулирования.

Регулирование автоматическое - разновидность автоматического управления: автоматическое поддержание постоянства или изменение по требуемому закону некоторой физической величины, характеризующей управляемый процесс (БЭС).

Регулятор автоматический – устройство (или комплекс устройств) в системе автоматического регулирования, которое вырабатывает воздействие на объект в соответствии с требуемым законом регулирования (БЭС, 2000 г).

Рис. 1 Структурная схема АСР

y_т – текущее значение регулируемой величины;

u_з – заданное значение регулируемой величины;

z_в – возмущающее воздействие;

x_р – регулирующее воздействие; x_р=y_т-u_з

Для объектов управления (регулирования) различают величины входные x_р, z_в и выходные y_т. Под входными величинами объектов химической технологии понимают изменение расхода вещества, его состава, количество подаваемого тепла и т.п.

К выходным величинам относятся температура вещества, его уровень в аппарате, давление, концентрация, влажность и др.

Состояние объекта в каждый момент времени определяется значениями выходных величин y_т. Для нормального функционирования объекта они должны поддерживаться на определенном заранее заданном значении u_з или изменяться по определенной программе.

Во время работы выходные величины отклоняются от заданных значений под действием возмущений z_в и появляется рассогласование между текущими y_т и заданными u_з значениями выходных величин объекта.

Если при наличии возмущений z_в объект самостоятельно обеспечивает нормальное функционирование, т.е. самостоятельно устраняет возникающие рассогласования (y_т-u_з), то он не нуждается в управлении. Если же объект не обеспечивает выполнение условий нормальной работы, то для нейтрализации влияния возмущений на него налагают управляющее воздействие x_р, изменяя с помощью исполнительного устройства материальные или тепловые потоки объекта. Таким образом, в процессе управления на объект наносятся воздействия которые компенсируют возмущения и обеспечивают поддержание нормального режима его работы.

Рис. 2 Одноконтурная АСР

В общем случае в состав простейшей АСР должны входить следующие элементы:

- объект регулирования (ОР), характеризующийся регулируемой величиной y_т;

- измерительное устройство (ИУ), измеряющее регулируемую величину и преобразующее ее в форму, удобную для дистанционной передачи;

- задающее устройство (ЗУ), из которого поступает сигнал u_з, определяющий заданное значение или закон изменения регулируемой величины;

- суммирующее устройство (СУ), в котором действительное значение регулируемой величины y_т сравнивается с заданным значением и выявляется отклонение =y_т –u_з;

- регулирующее устройство (РУ), вырабатывающее при поступлении на его вход отклонения регулирующее воздействие, которое необходимо подать на объект регулирования, чтобы устранить имеющееся отклонение регулируемой величины y_т от заданного значения u_з;

- исполнительный механизм (ИМ) – устройство, непосредственно осуществляющее механическое перемещение (или поворот) регулирующего органа объекта управления (БЭС);

- регулирующий орган (РО), служащий для изменения притока вещества или энергии в объект регулирования, осуществляя тем самым регулирующее воздействие на объект;

- линия связи, через которые сигналы передаются от элемента к элементу в автоматической системе.

Из состава элементов АСР следует, что для автоматической системы характерно наличие замкнутого контура регулирования «объект регулирования – измерительное устройство – суммирующее устройство – регулирующее устройство – исполнительный механизм – регулирующий орган – объект регулирования».

На структурной схеме (рис.2) элементы автоматической системы изображены прямоугольниками, в которые вписаны условные обозначения элементов. Суммирующее устройство СУ принять изображать в виде круга, разделенного на секторы, в которые входят суммирующиеся сигналы или из которых выходят результирующие воздействия. Секторы, в которые отрицательные воздействия, зачерняют.