15)Понятия устойчивости системы

Как уже указывалось, основная задача системы автоматическо­го регулирования заключается в поддержании регулируемого пара­метра в пределах допуска на отклонение от заданного значения. Этому препятствует неизбежное во всякой системе наличие возму­щающих воздействий, вызывающих отклонение текущего значения регулируемого параметра от заданного. Автоматический регулятора стремится устранить это отклонение.

Одной из основных динамических характеристик систем регули­рования является ее устойчивость. Под устойчивостью пони­мается свойство системы возвращаться к состоянию равновесия после устранения возмущения, нарушившего указанное равновесие. Таким образом, устойчивость или неустойчивость систе­мы определяется характером ее свободного движения после снятия возмущения.

Таким образом, требование устойчивости системы автоматиче­ского регулирования сводится к условию отрицательности веще­ственных корней характеристического уравнения, а анализ системы автоматического регулирования на устойчивость — к определению' знака этих корней.

КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ

Для определения знаков корней необходимо решить характери­стическое уравнение системы. Однако решать алгебраические урав­нения высоких порядков затруднительно. Поэтому при определении знаков корней, а следовательно, и при анализе систем на устойчи­вость используют специальные критерии, позволяющие, не при­бегая к решению характеристического уравнения, установить устой­чивость системы.

В 1895 г. швейцарский математик Гурвиц опубликовал работу,, в которой изложил алгебраический критерий устойчивости, получив­ший впоследствии название критерия Г у р в и ц а.

Критерий Гурвиц а. Согласно этому критерию, все корни характеристического уравнения системы имеют отрицательные ве­щественные части (система была устойчивой) только в том случае,, если определители Гурвица при а₀>0 положительны.

Будем задавать значения со в пределах от 0 до оо. Для каждого значения получим на комплексной плоскости вектор с координата­ми Р(со) и Q(co), а соединив кон­цы этих векторов плавной кри­вой,— годограф, который назы­вается годографом Михай­лова. По расположению этого годографа можно сделать вывод об устойчивости или неустойчи­вости системы.

Критерий Михайлова. Система регулирования устойчи­ва только в том случае, если го­дограф Михайлова /*"(/<») при изменении со от 0 до оо проходил последовательно против часовой стрелки п квадрантов комплексной плоскости (п — степень характеристического уравнения).

16)Основные регулирующие устройства и вторичные приборы системы старт

Регулирующие устройства системы СТАРТ построены на базе рассмотренных выше элементов и узлов системы УСЭППА.

Пропорциональное регулирующее устройство с линейными статическими характеристиками типа ПР 2.8 (рис. 14.11) состоит из пятимембранного элемента сравнения /, задатчика //, усилителя мощности /// и реле переключения IV.

Сигнал х_т, пропорциональный текущему значению регулируемого параметра, поступает в камеру Д элемента /, а сигнал х₃, пропор­циональный заданному значению, — в камеру Г. Усилия, создаваемые этими сигналами на мембраны элемента сравнения, уравновешива­ются силами, развиваемыми действиями сигнала в линии обратной связи и опорного сигнала х₀.

(14.28)

Линейность статических характеристик достигается за счет введе­ния двух сумматоров в прямой канал и в линию обратной связи. Обозначим постоянные сопротивления в обоих сумматорах че­рез а, а переменные — через Р и у (рис. 14.11).

Пропорционально-интегральное регулирующее устройство с линейными статическими характеристиками типа ПР (рис. 14.12) состоит из пятимембранного / и трехмембранного IV элементов сравнения, сумматоров на сопротивлениях II и ///, уси­лителя мощности V, повторителя VI, двух реле переключения VII и VIII.

Сигнал х_т, пропорциональный текущему значению регулируемого параметра, поступает в камеру В, а сигнал х₃, пропорциональный его заданному значению, — в камеру Б элемента сравнения I. Выходной сигнал pi элемента сравнения / поступает через выключающее реле VII на вход инерционного звена (сопротивление %, емкость V) и одновременно на вход сумматора //. Выходной сигнал инерционного звена х_И заводится на элемент сравнения / (камера Д) в качестве положительной обратной связи. На вход сумматора на сопротивле­ниях II, кроме сигнала р_и поступает сигнал х_И, а на вход суммато­ра /// — СИГНаЛЫ Х_к И Хвых-

Схема построена так, что работает либо сумматор II (при у=\, а/77=0), либо сумматор /// (при Р=1, ац=0).

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Как уже указывалось, исполнительное устройство предназначено для реализации сигнала управления, вырабатываемого регулирую­щим устройством автоматического регулятора.

Воздействие на процесс осуществляется изменением расхода про­ходящей через исполнительное устройство среды таким образом, чтобы это воздействие вызвало изменение регулируемого параметра и нужном направлении.

Исполнительное устройство, широко применяемое в газовой про­мышленности, показано на рис. 15.1,с. Оно состоит из двух основ­ных частей: исполнительного механизма и регулирующего органа.

Перестановочное усилие в одном направлении создается давле- нием сжатого воздуха на эластичную мембрану / в рабочей полости исполнительного механизма, а в противоположном — за счет Усилия упругости пружины 3. Опорный диск 2, к которому жестко прикреп- лен шток 4, расположен на верхнем торце пружины. Нижним тор- пом пружина опирается на шайбу 5, которая поджата резьбовой втулкой 6. Последняя может перемещаться по резьбе в кронштейне 9. Шток исполнительного механизма соединен со штоком 12 регулирующего органа при помощи соединительной гайки 7, снабжен- ной указателем. На кронштейне прикреплена шкала 8 исполнитель- ного устройства. В корпус 13 регулирующего органа ввинчены два седла 15, образующие вместе с затвором 14 проходное сечение для регулируемой среды. Уплотнение штока 12 регулирующего органа осуществляется при помощи сальника 11, выполненного из шеврон­ных фторопластовых колец, опирающихся на пружину. В процессе эксплуатации сальник может быть подтянут гайками 10. Конструк­ция и размеры сальниковой камеры позволяют заменить набивку из фторопластовых колец асбестовой. При этом вместо пружины в сальниковой камере устанавливают промежуточный фонарь, а в резьбовое отверстие сальниковой камеры вместо пробки помещают лубрикатор для подачи смазкиПод действием давления сжатого воздуха мембрана 1, преодоле­вая противодействие пружины 3, перемещает шток 4 исполнительно­го механизма, шток 12 регулирующего органа и затвор 14. Послед­ний, перемещаясь относительно неподвижных седел 15, изменяет проходное сечение регулирующего органа, а следовательно, и расход проходящей через него среды.

Технологическая обвязка исполнительного устройства / при его установке на трубопроводе(рис. 15.1,6) предусматривает запорные 212 задвижки 3 и 4, а также регулирующий вентиль 2 на обводной ли­нии. Такая схема позволяет осуществлять ремонт или замену испол­нительного устройства при направлении потока через обводную линиюИсполнительные устройства принято классифицировать по раз­личным признакам. В зависимости от вида используемой энергии исполнительные устройства подразделяются на пневматические, электрические и гидравлические.

По условному давлению исполнительные устройства делятся на группы: низких давлений (до 1,6 МПа); средних давлений (до 16,0 МПа); высоких давлений (до 150 МПа).

В зависимости от конструкции регулирующего органа различают исполнительные устройства: односедельные, двухседельные, треххо­довые, шланговые, диафрагмовые, шаровые, заслоночные и клеточ­ные.

В зависимости от материала основных деталей регулирующего органа выпускают исполнительные устройства: чугунные, стальные (из углеродистой стали), нержавеющие (из нержавеющей стали) и специальные.

В зависимости от расположения входного и выходного патрубков исполнительные устройства могут быть проходными и угловыми.

По виду действия исполнительные механизмы подразделяются на нормально открытые (НО), в которых при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие, проходное се­чение полностью открывается, и нормально закрытые (НЗ), в которых при прекращении подвода энергии, создающей перестано­вочное усилие, проходное сечение полностью закрывается.

По защищенности от воздействия окружающей среды исполни­тельные устройства изготавливают в обыкновенном и взрывозащи-щенном исполнении.

При осевом перемещении штока 6 с управляющим клапаном ку­лачкового механизма редуктора 7 и закрытии