Методы и средства построения регуляторов с расширенными функциональными возможностями для непрерывных технологических процессов

• Автор: Говоров, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 499 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМА ПОСТРОЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ С РАСШИРЕННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1.1. Особенности и расширение функциональных возможностей регуляторов для непрерывных технологических процессов

1.2. Алгоритмы защиты АСР от насыщения

1.3. Алгоритмы защиты от насыщения регулирующих устройств

1.4. Алгоритмы работы регуляторов с переменной структурой

1.5. Выводы.

1.6. Цели и задачи исследования.

2. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ С ЗАЩИТОЙ ОТ НАСЫЩЕНИЯ.

2.1. Методы построения регуляторов с защитой от насыщения и переменной структурой

2.2. ПИрегуляторы с защитой от насыщения и переменной структурой

2.3. Блоки предварения и дифференцирования с защитой от насыщения и с переменной структурой
2.4. Фильтры с защитой от насыщения и переменной структурой
2.5. Методы построения РУЗН на диодах с настраиваемым смещением
2.6. Структурные схемы РЗН на диодах
2.7. Фильтры с защитой от насыщения, построенные на диодах с настраиваемым смещением.
2.8. Методы и алгоритмы защиты от насыщения АСР
2.8.1. Регуляторы с простыми алгоритмами защиты от насыщения
2.8.2. Регуляторы с двухуровневой комбинированной защитой от насыщения
2.8.3. Регуляторы с трехуровневой комбинированной защитой от насыщения .
2.9. ПИДрегуляторы с защитой от насыщения.
2 Выводы
3. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ
3.1. Зонные регуляторы с переменной структурой типа РПС
3.2. Зонные регуляторы с переменной структурой типа РПС1
3.3. Зонные регуляторы с переменной структурой типа РПС2
3.4. Зонные регуляторы с переменной структурой типа РПСГ
3.5. Устройства с переменной структурой
3.6. Выводы.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИКИ АСР С РАСШИРЕННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ.
4.1. Методика и алгоритмы анализа и оптимизации АСР с переменной
структурой и защитой от насыщения
4.1.1. Методика и алгоритмы анализа динамических характеристик АСР.
4.1.2. Методика и алгоритмы математического моделирования систем
с Переменными параметрами.
4.1.3. Методика и алгоритм синтеза оптимальной АСР.
4.1.4. Методика исследования АСР на микропроцессорных контроллерах .
4.1.5. Аналоговое моделирование динамики РЗН и РПС
4.2. Исследование и оптимизация настроек регуляторов РПС
4.2.1. Исследование и оптимизация настроек регуляторов РПС1
4.2.2. Исследование и оптимизация настроек регуляторов РПС2
4.2.3. Исследование и оптимизация настроек регуляторов РПСГ
4.3. Инженерная методика расчета настроек регуляторов РПС

4.3.1. Расчет параметров настройки линейных регуляторов.
4.3.2. Выбор параметров настройки и показатели качества систем с
4.4. Исследование ПИрегуляторов с защитой от насыщения.
4.5. Исследование ПИДрегуляторов с защитой от насыщения
4.6. Выводы.
5. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ И ЗАЩИТОЙ ОТ НАСЫЩЕНИЯ В АСР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
5.1. Пневматические регуляторы с переменной структурой
5.2. Пневматические регуляторы с защитой от насыщения.
5.3. Пневматические блоки предварения и дифференцирования
5.4. Микропроцессорные регуляторы с переменной структурой
5.5. Микропроцессоргьс регуляторы с защитой от насыщения
5.6. Применение регуляторов с переменной структурой и защитой от насыщения в АСР технологических процессов
5.6.1. АСР давления процесса синтеза метанола
5.6.2. АСР температурного режима в колонне синтеза метанола
5.6.3. АСР давления в колонне ректификации метанола
5.6.4. АСР процесса окисления циклогексана
5.6.5. АСР температурного режима конвертора метана
5.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Алгоритмы функционирования 1. ПИ и ПИД регуляторов с переменной структурой общепромышленного назначения ПР5. ПР5. ПР5. Для автоматического регулирования объектов с асимметричными динамическими и экономическими моделями при переключениях структуры предусмотрено асимметричное изменение параметров этих регуляторов, которое обеспечивает дополнительное улучшение переходных процессов 5, 6, 6. Такой алгоритм регулятора обеспечивает меньшее перерегулирование, чем регулятор с линией переключения с постоянным наклоном. Инженерная методика выбора типа и параметров настройки пневматических РПС ПР5. ПР5. ПР5. ПИрегулятора с переменной структурой для объекта 1. Как известно, в системах с запаздыванием, описываемых уравнениями 1. ПИ и ПИД регуляторами мало отличаются друг от друга не больше, чем на 5 1. В работе 8 проведено сравнение качества линейного ПИДрегулятора с переменной структурой, у которого параметры настройки изменялись во время переходного процесса скачком в зависимости от соотношения законов ошибки и скорости ее изменения, а также отношение модулей этих величин. Г О9
где к коэффициент усиления пропорционального звена регулятора Т и постоянная времени интегрирующего звена регулятора Гв постоянная времени дифференцирующего звена. ТиоКи2 при XX 0 ихх, 1. К и 1 ,АГи2 коэффициенты изменения основного значения постоянной времени интегрирующего звена регулятора К , К коэффициенты изменения основного значения постоянной времени дифференцирования. При использовании закона 1. ПИД регулятора колебательность переходного процесса уменьшилась, время регулирования сократилось в 3,5 раза по сравнению с линейной ПИД системой 8. Рассмотрим алгоритм функционирования регулятора с переменной структурой, предложенный Фсрнером 0. Регулятор с запоминанием пропорциональной составляющей или полупропорциональный описывается совокупностью двух уравнений

КфЖ 1. О при XX
где регулирующее воздействие, ф коэффициент регулятора. Физический смысл этих уравнений состоит в том, что, когда знаки сигнала ошибки x и его производной X г совпадают, скорость перемещения регулирующего органа РО пропорциональна скорости изменения отклонения, а когда знак x не совпадает со знаком л , РО неподвижен. Характерной особенностью систем с полупропорциональными регуляторами является наличие предельных значений коэффициентов усиления К ф тах и К ф i, ограничивающих соответственно участки неустойчивости и образования статических ошибок. ПИрегуляторами. Переходные процессы в таких системах с полупропорциональными регуляторами при отсутствии статической ошибки характеризуются значительной величиной перерегулирования. ПИрегуляторами и приближаются к оптимальным 1. Однако в системах с полупропорциональными регуляторами предъявляются более жесткие требования к точности определения и стабильности параметров объектов, чем в системах с ПИрегуляторами. Например, для объектов с самовыравниванием первого порядка с запаздыванием при тТ0 0,5 уменьшение величины Кф на относительно рекомендуемой может привести к появлению статической ошибки в системе 1. На базе использования полупропорционального регулятора Фермера Кон Л. И. и Ссмих В. В. разработали регулятор с переменной структурой, состоящий из полупропорционального преобразователя со сбросом выходного сигнала и последовательно с ним соединенного безынерционного пропорцю
пального звена, который обозначен как полупропорциональный со сбросом регулирующего воздействия ППСрегулятор 9, 0. Регулятор действует следующим образом. РгбР. Как только модуль сигнала ошибки начинает вновь увеличиваться, регулирующее воздействие ир снова изменяется по П закону до нового экстремума сигнала ошибки. В работе даны рекомендации по выбору параметра а для объектов с запаздыванием с точки зрения получения наиболее широких областей устойчивости и показано, что скачкообразные изменения коэффициента усиления и сброс регулирующего воздействия ППСрегулятора позволяют повысить нс только точность, но и быстродействие АСР по сравнению с пропорциональными и гтолупропорциональными регуляторами.