ระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเรียงซ้อน (ASR) ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบคาสเคด PID ในตัวทำความเย็นแบบไหลย้อนของปฏิกรณ์ ตัวอย่างระบบควบคุมแบบคาสเคด

โปรดทราบว่าการรับประกันของผู้ผลิตจะมีผลก็ต่อเมื่อการติดตั้งและการว่าจ้างดำเนินการโดยพนักงานขององค์กรเฉพาะทางที่ได้รับการรับรองจากโรงงาน Protherm ในเวลาเดียวกันการมีใบรับรอง Protherm ไม่ได้ยกเว้นความจำเป็นในการรับรองเพิ่มเติมของบุคลากรขององค์กรเฉพาะทางตามกฎหมายและข้อบังคับที่บังคับใช้ในอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียที่เกี่ยวข้องกับขอบเขตของกิจกรรมของ องค์กรนี้

การปฏิบัติตามภาระผูกพันในการรับประกันที่กำหนดโดยกฎหมายปัจจุบันในภูมิภาคที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ Protherm นั้นดำเนินการโดยผู้ขายอุปกรณ์ของคุณหรือองค์กรที่เกี่ยวข้อง โดยได้รับอนุญาตตามข้อตกลงพิเศษในการดำเนินการซ่อมแซมตามการรับประกันและโดยไม่มีการรับประกันของผลิตภัณฑ์ Protherm . การซ่อมแซมสามารถทำได้โดยองค์กรที่เป็นศูนย์บริการ Protherm ที่ได้รับอนุญาต

บริษัทที่ดำเนินการตามการรับประกันหรือการซ่อมแซมโดยไม่มีการรับประกันสำหรับอุปกรณ์ของ Protherm ในระหว่างระยะเวลาการรับประกัน จะกำจัดข้อบกพร่องทั้งหมดที่ระบุโดยข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นจากความผิดพลาดของผู้ผลิตโดยไม่คิดค่าใช้จ่าย เงื่อนไขการรับประกันเฉพาะและระยะเวลาการรับประกันได้รับการกำหนดและจัดทำเป็นเอกสารในระหว่างการขายและทดสอบการใช้งานอุปกรณ์ โปรดใส่ใจกับความจำเป็นในการกรอกส่วน "ข้อมูลการขาย" ซึ่งรวมถึงหมายเลขซีเรียลของอุปกรณ์ เครื่องหมายการขายและตราประทับที่เกี่ยวข้อง วันที่ขาย และลายเซ็นของผู้ขายในบัตรรับประกันที่อยู่ด้านหลังของหนังสือเดินทางผลิตภัณฑ์ .

การรับประกันของผู้ผลิตใช้ไม่ได้กับผลิตภัณฑ์ที่ทำงานผิดปกติซึ่งเกิดจากความเสียหายในการขนส่ง การละเมิดกฎการขนส่งและการจัดเก็บ การใช้สารหล่อเย็นป้องกันการแข็งตัว การปนเปื้อนใดๆ รวมถึงเกลือที่มีความกระด้าง การแช่แข็งของน้ำ การติดตั้งและ/หรือการทดสอบเดินเครื่องอย่างไม่มีเงื่อนไข การไม่ปฏิบัติตามคำแนะนำการใช้งาน การติดตั้งและการใช้งานอุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมและเหตุผลอื่นที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของผู้ผลิตตลอดจนการติดตั้งและบำรุงรักษาอุปกรณ์

อายุการใช้งานที่กำหนดจะคำนวณจากช่วงเวลาของการทดสอบการใช้งานและระบุไว้ในเอกสารที่แนบมากับผลิตภัณฑ์เฉพาะ

โรงงาน Protherm รับประกันความเป็นไปได้ในการซื้อชิ้นส่วนอะไหล่สำหรับผลิตภัณฑ์นี้เป็นเวลาอย่างน้อย 8 ปีหลังจากการเลิกผลิต

สำหรับอุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมของ Protherm ผู้ผลิตกำหนดระยะเวลาการรับประกัน 2 ปีนับจากวันที่ทดสอบการใช้งาน แต่ไม่เกิน 2.5 ปีนับจากวันที่ขายให้กับผู้บริโภคขั้นสุดท้าย
การรับประกันชิ้นส่วนอะไหล่คือ 6 เดือนนับจากวันที่ขายปลีก โดยมีเงื่อนไขว่าชิ้นส่วนอะไหล่ได้รับการติดตั้งโดยผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการรับรองจาก Protherm

หากไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการขายและ/หรือการทดสอบการใช้งานบางส่วนหรือทั้งหมด โดยได้รับการยืนยันจากเอกสาร ระยะเวลาการรับประกันจะคำนวณจากวันที่ผลิตอุปกรณ์ หมายเลขซีเรียลของผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับวันที่ผลิต: หมายเลข 3 และ 4 - ปีที่ผลิต หมายเลข 5 และ 6 - สัปดาห์ของปีที่ผลิต

องค์กรที่เป็นศูนย์บริการ Protherm ที่ได้รับอนุญาตมีสิทธิ์ปฏิเสธการซ่อมแซมตามการรับประกันแก่ผู้บริโภคปลายทางสำหรับอุปกรณ์ที่ได้รับมอบหมายจากบุคคลที่สาม หากผู้เชี่ยวชาญจากศูนย์บริการที่ได้รับอนุญาตค้นพบสาเหตุข้างต้นที่ไม่รวมถึงการรับประกันของผู้ผลิต

รูปที่ 1. โครงสร้างของตัวควบคุมอุณหภูมิ PID แบบคาสเคดในแจ็คเก็ตเครื่องปฏิกรณ์

รูปที่ 2. โครงสร้างของตัวควบคุมอุณหภูมิ PID แบบคาสเคดในตัวทำความเย็นกรดไหลย้อนของเครื่องปฏิกรณ์

1. หน่วยงานกำกับดูแล

จุดทั่วไป

– ระบบย่อยการควบคุมประกอบด้วยตัวควบคุม PID สี่ตัว ซึ่งสร้างส่วนควบคุมสองตัว (รูปที่ 1., รูปที่ 2.)

– การควบคุมตัวควบคุมหลักและตัวควบคุมรอง (การเปลี่ยนโหมดการทำงานและการตั้งค่า) ได้รับอนุญาตเสมอ ไม่ว่าเครื่องปฏิกรณ์จะทำงานหรือไม่ก็ตาม ทั้งจากแผนภาพช่วยในการจำ “สถานะการติดตั้ง” และจากหน้าต่างตัวควบคุม

ความซ้ำซ้อนของตัวควบคุม

– เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ ระบบจึงจัดให้มีหน่วยงานกำกับดูแลที่ซ้ำซ้อน ตัวหลักคือตัวควบคุมซอฟต์แวร์ ตัวสำรองคือฮาร์ดแวร์ (SIPART DR22)

– การเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ของตัวควบคุมฮาร์ดแวร์ (ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่าน ค่าคงที่ของเวลาการรวม และค่าคงที่ของเวลาที่แตกต่าง) ตามการตั้งค่าของตัวควบคุมซอฟต์แวร์ทำได้โดยการคลิกปุ่ม "นำไปใช้" ในหน้าต่างการตั้งค่าของตัวควบคุมซอฟต์แวร์

โครงสร้างของตัวควบคุมซอฟต์แวร์

โครงสร้างของตัวควบคุมซอฟต์แวร์แสดงในรูปที่ 1 รูปที่ 2

การควบคุมตัวควบคุม

– ตัวควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสี่ตัวได้รับการควบคุมจากหน้าต่างตัวควบคุมหรือจากแผนภาพจำลอง "สถานะการติดตั้ง" ลักษณะของหน้าต่างแสดงในรูปที่ 1. รูปที่ 2.

– สำหรับตัวควบคุมเครื่องปฏิกรณ์แต่ละเครื่องจากทั้งสี่เครื่อง จะมีหน้าต่างแต่ละบาน ซึ่งมีสองรูปแบบ: หน้าต่างหลักคือ "หน้าต่างควบคุมตัวควบคุม" และหน้าต่างเสริมคือ "หน้าต่างการตั้งค่าตัวควบคุม" การสลับระหว่างแบบฟอร์มเหล่านี้ทำได้โดยการกดปุ่มหรือที่บริเวณด้านขวาบนของหน้าต่าง

– ด้วยการกดปุ่ม “RAMP” (ใช้ได้เฉพาะบนหน้าต่างของตัวควบคุมชั้นนำสำหรับตู้เย็น) การตั้งค่าทางลาดและหน้าต่างควบคุมจะเปิดขึ้น (ดูรูปที่ 2)

– ทางลาดนั้นเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นในการอ้างอิงอุณหภูมิจากค่า “ค่าเริ่มต้น” ไปเป็นค่า “ค่าสุดท้าย” ในระหว่าง “เวลาการเปลี่ยนผ่าน”

– หน้าต่างการตั้งค่าและควบคุมทางลาดได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจสอบความคืบหน้าของทางลาด และยังช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถควบคุมทางลาดได้

– ในสถานะเริ่มต้น เมื่อทางลาดไม่ทำงาน ปุ่ม "หยุด" จะถูกกดปุ่ม "เริ่ม" และ "หยุดชั่วคราว" จะถูกปล่อย ปุ่ม "หยุดชั่วคราว" จะไม่สามารถเข้าถึงได้ "ค่าสุดท้าย" และ "เวลาการเปลี่ยนผ่าน" สามารถป้อนช่องต่างๆ ได้ ช่อง "ค่าเริ่มต้น" จะแสดงค่าอุณหภูมิปัจจุบัน ในช่อง "เวลาที่ผ่านไป" และ "เวลาที่เหลืออยู่" - ศูนย์;

– เมื่อใช้งานทางลาด ปุ่ม "หยุด" และ "หยุดชั่วคราว" จะถูกปล่อย กดปุ่ม "เริ่ม" ปุ่ม "หยุดชั่วคราว" จะใช้งานได้ ทุกช่องไม่สามารถเข้าได้

ช่อง "ค่าเริ่มต้น" จะแสดงค่าอุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าของคอนโทรลเลอร์เริ่มต้นอย่างราบรื่นหลังจากกดปุ่ม "Start" หรือสตาร์ทระบบทางลาด

ฟิลด์ค่าสิ้นสุดจะแสดงค่าอ้างอิงคอนโทรลเลอร์ที่จะถูกตั้งค่าหลังจากการเปลี่ยนทางลาดเสร็จสิ้น

ช่อง "เวลาการเปลี่ยนผ่าน" จะแสดงเวลาเปลี่ยนความเร็วทั้งหมด ช่อง "เวลาที่ผ่านไป" แสดงเวลาเปลี่ยนความเร็วที่ผ่านไป และช่อง "เวลาคงเหลือ" แสดงเวลาเปลี่ยนความเร็วที่เหลืออยู่

– หลังจากหมดเวลา “เวลาการเปลี่ยนผ่าน” การตั้งค่าตัวควบคุมจะเท่ากับค่า “ค่าสุดท้าย” ช่องอินพุตและปุ่มจะกลับสู่สถานะเริ่มต้น

ดำเนินการทางลาดโดยผู้ปฏิบัติงาน

– ระบบมีความสามารถในการดำเนินการทางลาดตามคำสั่งของผู้ปฏิบัติงานพร้อมการตั้งค่าที่ระบุโดยผู้ปฏิบัติงาน

– ก่อนเริ่มทางลาด ผู้ปฏิบัติงานป้อนค่าที่ต้องการในช่อง "ค่าสิ้นสุด" และ "เวลาการเปลี่ยนผ่าน"

– ตั้งแต่จุดเริ่มต้นของเฟสโพลีเมอไรเซชันจนถึงจุดเริ่มต้นของปริมาณน้ำเพิ่มเติมที่วางแผนไว้ครั้งแรก ห้ามมิให้ผู้ปฏิบัติงานในช่อง "ค่าสุดท้าย" ป้อนค่าที่มากกว่าอุณหภูมิปัจจุบันในเครื่องปฏิกรณ์

หากเครื่องปฏิกรณ์กำลังทำงาน ก่อนเริ่มเฟสโพลีเมอไรเซชัน และจากช่วงเวลาที่ปริมาณน้ำเพิ่มเติมตามกำหนดการครั้งแรกเริ่มต้นขึ้น ช่องป้อนข้อมูลในการตั้งค่าทางลาดและหน้าต่างควบคุมจะไม่พร้อมให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าไปได้ ปุ่มควบคุมทางลาด ไม่สามารถให้ผู้ปฏิบัติงานกดได้

หากเครื่องปฏิกรณ์ไม่ทำงาน ช่องป้อนข้อมูลในการตั้งค่าทางลาดและหน้าต่างควบคุมจะพร้อมให้ผู้ปฏิบัติงานป้อนข้อมูล ปุ่มควบคุมทางลาดจะมีให้สำหรับผู้ปฏิบัติงานกด

– ในการเริ่มทางลาด ผู้ปฏิบัติงานกดปุ่ม "Start" ขณะที่กดปุ่ม "Stop"

– ในระหว่างทางลาด ช่องเอาท์พุต "ค่าเริ่มต้น" จะแสดงค่าอุณหภูมิซึ่งการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าตัวควบคุมเริ่มต้นอย่างราบรื่นหลังจากกดปุ่ม "เริ่ม"

– หากในระหว่างทางลาดคุณต้องเปลี่ยนพารามิเตอร์ (ค่าสุดท้ายหรือเวลาเปลี่ยน) คุณต้องกดปุ่ม "หยุดชั่วคราว" ในกรณีนี้ ยังคงกดปุ่ม "Start" ต่อไป แต่ยังคงกดปุ่ม "Stop" อยู่ และช่องป้อนข้อมูล "Final value" และ "Transition time" ก็พร้อมสำหรับการป้อนข้อมูล การเปลี่ยนการตั้งค่าของคอนโทรลเลอร์โดยรูทีนย่อย RAMP และการนับเวลาที่ผ่านไปในฟิลด์ "เวลาที่ผ่านไป" จะถูกระงับชั่วคราว

– หลังจากป้อนพารามิเตอร์ทางลาดใหม่ลงในฟิลด์อินพุตแล้ว ผู้ปฏิบัติงานกดปุ่ม "หยุดชั่วคราว" ค่าในช่องเอาต์พุต "เวลาที่เหลืออยู่" จะถูกคำนวณใหม่โดยอัตโนมัติ และกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงงานอย่างราบรื่นด้วยพารามิเตอร์ใหม่และการนับถอยหลังของ เวลาเปลี่ยนความเร็วในช่อง "เวลาที่ผ่านไป" จะกลับมาทำงานต่อ

– ค่าใหม่ในฟิลด์ "เวลาที่เหลืออยู่" จะถูกคำนวณดังนี้: หากทางลาดก่อนที่จะกดปุ่ม "หยุดชั่วคราว" กินเวลานานกว่าที่ป้อนในช่อง "เวลาการเปลี่ยน" ในระหว่างการหยุดชั่วคราว เวลาที่เหลือจะเท่ากับศูนย์ การตั้งค่าคอนโทรลเลอร์จะถูกตั้งค่าเท่ากับค่าใน "สุดท้าย ช่องค่า";

– ในสองกรณี: โดยการกดปุ่ม "Start" และโดยการกดปุ่ม "Pause" งานสำหรับตัวควบคุมชั้นนำในแจ็คเก็ตจะถูกตั้งค่าให้น้อยกว่า "ค่าสุดท้าย" ของทางลาดหนึ่งองศา

การทำงานของหน่วยงานกำกับดูแล

– ตัวควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสี่ตัวมีโหมดการทำงานสองโหมด: แบบแมนนวลและแบบอัตโนมัติ ในโหมดแมนนวล ความคิดเห็นจะเปิดอยู่ อัลกอริธึม PID ไม่ทำงาน ผู้ปฏิบัติงานและระบบสามารถเปลี่ยนการควบคุมบนวาล์วได้ ในโหมดอัตโนมัติ ความคิดเห็นจะปิดลง อัลกอริธึม PID ทำงาน ผู้ปฏิบัติงานและระบบสามารถเปลี่ยนเป้าหมายอุณหภูมิได้

– ตัวควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสี่ตัวถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นวงจรควบคุมคาสเคดสองวงจร ซึ่งแต่ละวงจรมีตัวควบคุมหลักและตัวควบคุมรอง คาสเคดจะถือว่าปิดหากตัวควบคุมทาสและตัวควบคุมหลักอยู่ในโหมดอัตโนมัติ

– ตัวควบคุมหลักไม่สามารถอยู่ในโหมดควบคุมอัตโนมัติได้หากทาสอยู่ในโหมดแมนนวล หากผู้ปฏิบัติงานหรือระบบสลับตัวควบคุมทาสเป็นโหมดแมนนวล ต้นแบบจะเปลี่ยนเป็นโหมดแมนนวลด้วยและคาสเคดจะเปิดขึ้น หากผู้ปฏิบัติงานหรือระบบสลับตัวควบคุมทาสเป็นโหมดอัตโนมัติ โหมดหลักจะไม่เปลี่ยนแปลง (ยังคงอยู่ในโหมดแมนนวล) คาสเคดจะยังคงเปิดอยู่ ตัวควบคุมหลักสามารถเปลี่ยนเป็นโหมดอัตโนมัติได้ก็ต่อเมื่อทาสอยู่ในโหมดอัตโนมัติเท่านั้น

– เมื่อเปิดตัวควบคุมหลักในโหมดอัตโนมัติ รับประกันการปิดคาสเคดแบบไร้แรงกระแทกโดยการตั้งค่าการดำเนินการควบคุมของตัวควบคุมหลักล่วงหน้าให้เท่ากับงานของตัวควบคุมทาส

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับด้านการควบคุมอัตโนมัติ ผลลัพธ์ทางเทคนิคประกอบด้วยการเพิ่มความเร็วและลดการโอเวอร์ช็อตเมื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์ของวัตถุหรือโหลดตลอดจนทำให้ขั้นตอนการคำนวณการตั้งค่าพารามิเตอร์ตัวควบคุมง่ายขึ้น ผลลัพธ์ทางเทคนิคเกิดขึ้นได้เนื่องจากมีการใช้ตัวควบคุมสามตำแหน่งแบบปรับได้ที่มีตำแหน่งเฉลี่ยขึ้นอยู่กับโหลดของวัตถุในวงจรภายใน นอกจากนี้ ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการทำงานของตัวควบคุมลูปภายใน การดำเนินการควบคุมของตัวควบคุมภายในหรือภายนอกจะเชื่อมต่อกับวัตถุโดยใช้อุปกรณ์ควบคุม เมื่อพารามิเตอร์เสริมออกจากโซนอ้างอิง ลูปควบคุมภายในจะทำงาน และเมื่อกลับสู่โซน ลูปภายนอกจะเปิดขึ้น และลูปภายในจะถูกปิด ในกรณีนี้ส่วนประกอบสำคัญของสัญญาณเอาท์พุตของตัวควบคุมภายนอกนั้นถูกสร้างขึ้นโดยตัวควบคุมภายในและเท่ากับค่าของสัญญาณของตำแหน่งเฉลี่ยของตัวควบคุมสามตำแหน่งในขณะที่วงจรภายในปิดอยู่ การเปลี่ยนไปใช้การทำงานของตัวควบคุมภายนอกโดยปราศจากแรงกระแทกและการสร้างการดำเนินการควบคุมรีเลย์ที่ทรงพลังในลูปภายในทำให้การควบคุมพารามิเตอร์หลักมีคุณภาพสูงขึ้น การทำงานที่ไม่ขึ้นกับเวลาของวงจรภายนอกและภายในช่วยให้สามารถใช้วิธีทางวิศวกรรมที่รู้จักกันดีในการคำนวณการตั้งค่าตัวควบคุมในระบบวงจรเดียว ป่วย 2 ราย

อุปกรณ์ที่นำเสนอเกี่ยวข้องกับขอบเขตการควบคุมอัตโนมัติ และสามารถใช้ในระบบควบคุมอัตโนมัติสำหรับวัตถุที่มีพารามิเตอร์แบบกระจาย หรือมีพารามิเตอร์ที่ปรับได้อย่างน้อยสองตัวและการดำเนินการควบคุมหนึ่งรายการ วงจรควบคุมคาสเคดแบบดั้งเดิมมีโครงสร้างดังแสดงในรูปที่ 1 1. วัตถุควบคุมทางเทคโนโลยี (TOU) มีพารามิเตอร์ที่ปรับได้สองตัว: Y1 หลักเนื่องจากเป็นเป้าหมายของการควบคุมและ Y2 เสริมซึ่งใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของการควบคุมของพารามิเตอร์หลัก การควบคุมพารามิเตอร์หลัก Y1 ดำเนินการโดยวงจรภายนอกซึ่งรวมถึงสัญญาณคำสั่งอินพุต อาคาร Y1, ตัวควบคุมภายนอก (นำหน้า, แก้ไข) R1 และบล็อกการทำงาน O สูงสุดและ O นาที ซึ่งจำกัดสัญญาณเอาต์พุตของภายนอก ตัวควบคุมจากบนลงล่าง พารามิเตอร์เสริม Y2 ถูกควบคุมโดยวงจรภายในที่มีตัวควบคุมภายใน (สเลฟ, ความเสถียร) R2 ด้วยเหตุนี้สัญญาณคำสั่ง Y2 จึงเป็นอิทธิพลในการควบคุมของตัวควบคุมภายนอกซึ่งเป็นสัญญาณหลักที่เกี่ยวข้องกับตัวควบคุมภายใน (ทาส) อย่างหลัง R2 สร้างการดำเนินการควบคุมบนวัตถุผ่านแอคชูเอเตอร์ (AD) ที่อินพุตร่วมของทั้งพารามิเตอร์หลัก Y1 และพารามิเตอร์เสริม Y2 สัญญาณเกี่ยวกับพารามิเตอร์หลักและพารามิเตอร์เสริมของวงจรภายนอกและภายในถูกสร้างขึ้นโดยเซ็นเซอร์ D1 และ D2 ตามลำดับและจัดทำขึ้นเพื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณงานการสร้าง Y1 และการสร้าง Y2 กับองค์ประกอบการเปรียบเทียบ ES1 และ ES2 ตามลำดับ เงื่อนไขสำหรับความเป็นไปได้ (ประสิทธิภาพ) ของระบบคาสเคดดังกล่าวมีความเฉื่อยน้อยกว่าของวัตถุตามช่องทางของพารามิเตอร์เสริม Y2 ที่สัมพันธ์กับ Y1 หลัก มีวิธีการที่ทราบกันดีอยู่แล้วในการควบคุมอุณหภูมิแบบคาสเคดในเครื่องปฏิกรณ์พร้อมการแก้ไขจุดที่ตั้งตัวควบคุมอุณหภูมิที่ทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ดูการควบคุมอัตโนมัติในอุตสาหกรรมเคมี: หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย เรียบเรียงโดย E.G. Dudnikov - M.: เคมี , 1987, หน้า 42 - 43 , รูปที่ 1.22) ในวิธีนี้ วงจรภายในคือระบบควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติที่ทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และวงจรภายนอกคืออุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ ผลการควบคุม - การไหลของไอน้ำจะถูกส่งไปยังอินพุตของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ช่องควบคุมซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์สองตัว (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องปฏิกรณ์) และท่อเป็นระบบที่ซับซ้อนที่มีความเฉื่อยสูง วัตถุได้รับผลกระทบจากการรบกวนจำนวนหนึ่งที่มาถึงจุดต่างๆ ของระบบ เช่น แรงดันไอน้ำและเอนทาลปี อุณหภูมิและอัตราการไหลของส่วนผสมของปฏิกิริยา การสูญเสียความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์ เป็นต้น p. เมื่อแรงดันไอน้ำเกิดการรบกวน ตัวควบคุมวงจรภายในจะเปลี่ยนระดับการเปิดวาล์วควบคุมเพื่อรักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้ที่ทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เมื่ออัตราการไหลของส่วนผสมของปฏิกิริยาเกิดการรบกวน อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์จะเกิดขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงมีการตั้งค่าตัวควบคุมอุณหภูมิตัวแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งจะเปลี่ยนระดับการเปิดวาล์วควบคุมอีกครั้งเพื่อฟื้นฟู อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับความถูกต้องของการควบคุมของพารามิเตอร์หลัก ตัวควบคุมอะสแตติก (I, PI) จะถูกใช้ในลูปภายนอก และตัวควบคุมแบบคงที่ความเร็วสูง โดยปกติจะใช้ตัวควบคุม P- หรือ PD ในลูปภายใน ข้อเสียของระบบควบคุมคาสเคดดังกล่าวคือการใช้ตัวควบคุมแบบแอนะล็อกและภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องของโซลูชันวงจร - การรวมบล็อกการทำงานพิเศษที่จำกัดสัญญาณการแก้ไขของตัวควบคุมภายนอก (ชั้นนำ) จากด้านบนและด้านล่าง ด้วยเหตุนี้ระบบควบคุมคาสเคดที่พิจารณาเมื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์ของวัตถุควบคุมหรือโหลดจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำและการโอเวอร์โหลดขนาดใหญ่ในไดนามิกเช่น การควบคุมคุณภาพไม่เพียงพอ ข้อเสียอีกประการหนึ่งของระบบคาสเคดดังกล่าวคือความซับซ้อนในการคำนวณพารามิเตอร์การปรับแต่งของคอนโทรลเลอร์ ซึ่งเกิดจากความจำเป็นในการใช้ขั้นตอนการวนซ้ำสำหรับแต่ละวงจรแยกกัน (เมื่อปรับจูนคอนโทรลเลอร์ตัวใดตัวหนึ่ง อีกตัวหนึ่งยังคงมีพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดที่ไม่ได้กำหนดไว้) วัตถุประสงค์ของการประดิษฐ์คือการเพิ่มประสิทธิภาพและลดการควบคุมมากเกินไปเมื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์ของวัตถุหรือโหลดรวมทั้งลดความซับซ้อนของขั้นตอนในการคำนวณการตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุม งานนี้ทำได้โดยการตั้งค่าสัญญาณสำหรับการตั้งค่า Y2 ด้านบนและด้านล่าง Y2 ของค่าที่อนุญาตของพารามิเตอร์เสริมสำหรับตัวควบคุมลูปภายในและการกำหนดในช่วงเวลาที่กำหนดข้อผิดพลาดที่ไม่ตรงกัน E1 สำหรับตัวควบคุมลูปภายนอกแบบอะสแตติก กระทำผ่านแอคชูเอเตอร์บนวัตถุในช่วงเวลานี้โดยใช้สัญญาณอะนาล็อกที่กำหนดโดยการควบคุมของตัวควบคุมภายนอกนี้ เมื่อพารามิเตอร์เสริมออกจากโซนการตั้งค่า Y2"< Y2 < Y2"" с выхода регулятора внутреннего контура на исполнительное устройство подают управляющее воздействие релейного типа, со знаком, уменьшающим отклонение вспомогательного параметра от заданных крайних значений интервала, а основного параметра - от заданного значения. Одновременно отключают от объекта управляющее воздействие внешнего астатического регулятора, формируя и сохраняя при этом его интегральную составляющую равную значению сигнала средней позиции трехпозиционного адаптивного регулятора, используемого в качестве регулятора внутреннего контура (см. авт. св. N 675399. Пневматический регулятор. Магергут В.З., Гимпельсон В.Г., Стальнов П.И. Бюл. 27 от 28.07.79). При возврате вспомогательного параметра в заданную зону одновременно отключают управляющее воздействие внутреннего регулятора и включают управляющее воздействие внешнего регулятора. Таким образом, при каждом выходе вспомогательного параметра из заданной зоны, управляющее воздействие на объект формируется лишь во внутреннем контуре, а при возврате его в заданную зону управляющее воздействие на объект формирует регулятор внешнего контура, обеспечивая стабилизацию основного параметра с заданной точностью. Иначе, в каждый момент времени объектом управляет лишь один из регуляторов: внутренний, если вспомогательный параметр Y2 вышел из зоны нечувствительности внутреннего регулятора, или внешний, когда Y2 находится в зоне. Управление работой регуляторов ведется по вспомогательному параметру Y2 (точнее по сигналу рассогласования E2 между Y2 и сигналами задания Y2" и Y2""), который в этом плане становится ведущим параметром объекта, т.е. параметром, который определяет логику работы управляющего устройства регуляторов, формирующего соответствующие управляющие воздействия на регуляторы, по сигналу рассогласования E2. Обеспечивая единовременную работу либо внешнего либо внутреннего регулятора, т.е. автономность работы внешнего и внутреннего контуров системы каскадного регулирования, благодаря их логическому переключению посредством управляющего устройства, отпадает необходимость в проведении сложной итерационной процедуры расчета настроек регуляторов, и появляется возможность использовать известные методы расчета одноконтурных систем аналогового и позиционного действия (см., например, Магергут В.З., Вент Д.П., Кацер И.А. Инженерные методы выбора и расчета оптимальных настроек промышленных регуляторов. Новомосковск, НФ РХТУ, 1994. 158 с.). Применение во внутреннем контуре адаптивного трехпозиционного способа регулирования с подстраиваемой к нагрузке объекта средней позицией (см. авт. св. N 458812. Способ автоматического трехпозиционного регулирования. Магергут В.З., Гимпельсон В.Г., Стальнов П.И., Беляев Ю.В. Бюл. 4 от 30.01.75) позволяет, с одной стороны, формировать мощное релейное управляющее воздействие, приводящее к увеличению быстродействия системы регулирования и уменьшению перерегулирования основного параметра, а, с другой стороны, обеспечить в это же время нахождение управляющего воздействия примерно соответствующего значению нагрузки и осуществлять благодаря слежению за этим значением интегральной составляющей внешнего контура, безударное переключение управляющего воздействия внешнего регулятора на это значение при его подключении к объекту. Регулятор внутреннего контура дает задание регулятору внешнего контура, причем не по заданию, а по выходному сигналу его интегральной составляющей, обеспечивая тем самым безударность включения внешнего регулятора в момент вхождения вспомогательного параметра объекта Y2 в зону нечувствительности внутреннего регулятора и точную настройку управляющего воздействия на значение нагрузки объекта. Иначе, в предлагаемом способе уже внутренний регулятор становится как бы ведущим по отношению к внешнему регулятору, ставшему ведомым. Таким образом, предложен способ каскадного автоматического регулирования путем измерения вспомогательного параметра объекта и стабилизации его с помощью одноконтурной системы регулирования, измерения основного параметра объекта и стабилизации его с помощью астатической одноконтурной системы регулирования и формирования сигнала задания регулятору внутреннего контура, отличающийся тем, что устанавливают сигналы задания верхнего и нижнего допустимых значений вспомогательного параметра объекта для регулятора внутреннего контура и определяют на заданном интервале ошибку рассогласования для астатического регулятора внешнего контура, воздействующего посредством исполнительного устройства на объект в заданном интервале с помощью аналогового сигнала, определяемого законом регулирования астатического регулятора внешнего контура, при выходе вспомогательного параметра объекта из заданного интервала с выхода регулятора внутреннего контура на исполнительное устройство подают управляющее воздействие релейного типа со знаком, уменьшающим отклонение вспомогательного параметра объекта от верхнего и нижнего допустимых значений, а основного параметра объекта - от заданного значения и одновременно отключают управляющее воздействие астатического регулятора внешнего контура, формируют и сохраняют интегральную составляющую этого регулятора на уровне значения средней позиции выходного сигнала регулятора внутреннего контура; при возврате вспомогательного параметра объекта в заданный интервал одновременно отключают управляющее воздействие регулятора внутреннего контура и включают управляющее воздействие астатического регулятора внешнего контура. Предлагаемый способ иллюстрируется функциональной схемой, приведенной на фиг. 2. Схема содержит технологический объект управления 1, регулятор внешнего контура регулирования 2 и задатчик 3, блок сравнения 4, регулятор внутреннего контура 5, задатчики верхнего и нижнего уровня 6 и 7 соответственно, блок сравнения 8, устройство управления 9, исполнительное устройство 11, 12 основного и вспомогательного параметров соответственно. Способ каскадного автоматического регулирования осуществляется следующим образом. Непрерывно измеряют с помощью датчика 11 параметр Y1 и стабилизируют его с помощью автоматического регулятора 2 по астатическому закону с воздействием на исполнительное устройство 10. Датчиком 12 непрерывно измеряют вспомогательный параметр Y2 и с помощью задатчиков 6 и 7 формируют величину задания верхнего и нижнего уровня этого параметра. С помощью трехпозиционного адаптивного регулятора 5 автоматически поддерживают значение этого параметра в заданном интервале, воздействуя на исполнительное устройство 10. Устройство управления 9 непрерывно измеряют ошибку рассогласования E2 внутреннего контура регулирования и в зависимости от величины и знака этой ошибки включает регулирующее воздействие, поступающее либо с внутреннего, либо с внешнего регулятора. При выходе вспомогательного параметра из зоны задания с выхода регулятора внутреннего контура 5 на исполнительное устройство подают управляющее воздействие релейного типа, со знаком, уменьшающим отклонение вспомогательного параметра от заданных крайних значений интервала, а основного параметра - от заданного значения. Одновременно устройство управления 9 отключает управляющее воздействие внешнего астатического регулятора 2, формируя и сохраняя его интегральную составляющую на уровне значения средней позиции выходного сигнала трехпозиционного адаптивного регулятора 5. Поскольку в предлагаемом способе каскадного автоматического регулирования регуляторы внешнего и внутреннего контуров работают равномерно, то на период отключения регулятора 2 внешнего контура от исполнительного устройства 10 канал связи между выходами регулятора 5 и 2 используют для подачи сигнала средней позиции адаптивного регулятора 5 в регулятор 2 для формирования в нем интегральной составляющей, равной сигналу средней позиции регулятора 5. Таким образом, по каналу, помеченному разнонаправленными стрелками, сигнал проходит то с выхода регулятора 2 к исполнительному устройству 10, то от регулятора 5 (со звена формирования средней позиции) к регулятору 2 (в интегральную составляющую регулятора). Рассмотрим применение данного способа для различных известных систем каскадного регулирования. Так для способа-аналога - каскадное регулирование температуры в реакторе - он сводится к следующему: основным параметром объекта регулирования является температура Т р в реакторе, а вспомогательным температура Т т на выходе теплообменника. Для последней устанавливают два значения ее задания - больше номинального Т т "" и меньше Т т ". Для реактора устанавливают заданное значение температуры Т рзд и поддерживают ее обычным ПИ-регулятором по одноконтурной системе регулирования. При отклонении температуры реактор Т р от задания одновременно отклоняется от номинала и температура Т т на выходе из теплообменника, причем, выбег последней за пределы зоны, т.е. за значения Т т "" или Т т " происходит быстрее, чем произойдет отклонение Т р от Т рзд на величину требуемой точности регулирования (из-за меньшей инерционности объекта по каналу: температура на выходе теплообменника Т т -управляющее воздействие Gn по пару и соответствующего выбора значений Т т "" и Т т ". Происходит срабатывание адаптивного позиционного регулятора и формирование им релейного управляющего воздействия на объект по Gn (верхнего Gn"" или нижнего Gn", направленного на возврат Т т в зону, к Т рзд. Одновременно позиционным воздействием на объект происходит формирование нового значения средней позиции этого регулятора Gn ср, соответствующего новому значению нагрузки объекта или эквивалентному ей изменению его параметров. Это новое значение отслеживается в интегральной части ПИ-регулятора, который при управлении объектом посредством внутреннего адаптивного позиционного регулятора отключен от управления объектом. При вхождении Т т в зону за счет мощного и быстрого позиционного управляющего воздействия (затем, что оно будет мощнее и быстрее воздействия даже ПД-регулятора, используемого в способе прототипа) происходит переключение на новое значение Gn ср как в регуляторе внутреннего контура, так и в подключаемом к управлению объектом вместо него ПИ-регуляторе, т.е. управление объектом начинается с нового значения управляющего воздействия, равновесного (или близкого) к новому значению нагрузки. Последнее, наряду с быстрым возвратом Т т в зону, а Т р к Т рзд, также обеспечивает повышение качества регулирования по предлагаемому способу. Рассмотрим второй пример применения способа для автоматического регулирования работы дефлегматора в процессе перегонки по авт. св. N 971395. Магергут В.З., Бебелис В.Я., Масленников И.М., Бюл. 41 от 07.11.82. Объектом является дефлегматор, в котором необходимо поддерживать температуру Т д на его выходе (основной параметр). Для повышения точности предложен традиционный способ каскадного регулирования, в котором в качестве вспомогательного параметра используется Р д внизу дефлегматора, т.е. на его входе. Управляющим воздействием является расход хладоагента Gx в дефлегматор. Для увеличения эффективности работы этой системы также можно использовать предлагаемый нами способ. Для внутреннего контура на базе адаптивного позиционного регулирования потребуется задать два значения давления на входе в дефлегматор: Р д "" и Р д " - соответственно больше и меньше номинального. Работать способ будет аналогично рассмотренному для объекта первого примера. Улучшение качества регулирования будет достигнуто как за счет большого быстродействия и более мощного воздействия внутреннего контура, так и нахождения одновременно с этим воздействием нового равновесного значения управляющего воздействия, соответствующего новому значению адаптивной средней позиции внутреннего регулятора. За счет автономности работы каждого из контуров регулирования (внешнего и внутреннего) настройка регуляторов как в первом, так и во втором примерах, естественно будет проще, чем для прототипа. Аналогичным образом быть видоизменены и все другие применяющиеся в промышленности системы автоматического каскадного регулирования, имеющие два регулируемых параметра (основного и вспомогательного) при одном управляющем воздействии при дополнительном условии, чтобы управляющее воздействие не являлось одновременно и вспомогательным параметром. В настоящее время авторы занимаются внедрением предлагаемого способа на ряде предприятий Тульской и Рязанской областей: АО "ОРГСИНТЕЗ" и НАК "АЗОТ", АООТ "Ключанский спиртзавод", причем, как путем замены существующих способов автоматического каскадного регулирования, так и самостоятельного внедрения предлагаемого способа для ряда объектов, со всеми вытекающими экономическими эффектами.

ประเด็นที่ครอบคลุมในการบรรยาย:

1. วัตถุที่เทียบเท่าใน ACS แบบเรียงซ้อนคืออะไร

2. คำอธิบายประสิทธิภาพของระบบควบคุมอัตโนมัติแบบคาสเคด

3. วิธีการคำนวณ ASR ของคาสเคด

4. การคำนวณ ASR พร้อมแรงกระตุ้นเพิ่มเติมตามอนุพันธ์

ระบบควบคุมแบบคาสเคดคือระบบที่สัญญาณเอาท์พุตของตัวควบคุมตัวใดตัวหนึ่งถูกส่งเป็นงานไปยังอีกตัวหนึ่ง พารามิเตอร์หลักและพารามิเตอร์เสริมของวัตถุได้รับการจัดเตรียมตามลำดับในรูปแบบของสัญญาณอินพุตไปยังตัวควบคุมเหล่านี้ ในกรณีนี้ เฉพาะตัวควบคุมหลักเท่านั้นที่มีการตั้งค่าที่เป็นอิสระ สัญญาณเอาท์พุตของคอนโทรลเลอร์เสริมนั้นได้รับมาจากอิทธิพลด้านกฎระเบียบต่อวัตถุ โดยทั่วไปแล้ว ลูปควบคุมเสริมแบบปิดที่สร้างขึ้นโดยส่วนความเร็วสูงของวัตถุและตัวควบคุมเสริมจะอยู่ภายในลูปควบคุมหลัก รูปที่ 1.8.1 แสดงแผนผังระบบควบคุมคาสเคด ระบบควบคุมคาสเคดให้:

1) การชดเชยการรบกวนอย่างรวดเร็วที่ส่งผลต่อลูปควบคุมเสริมซึ่งเป็นผลมาจากการรบกวนเหล่านี้ไม่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์หลักจากค่าที่ตั้งไว้

1 – ตัวควบคุมหลัก; 2 – ตัวควบคุมเสริม; 3, 4 – ส่วนที่เร็วและออกฤทธิ์ช้าของวัตถุ

รูปที่ 1 - รูปแบบการควบคุมคาสเคด

2) การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการเปลี่ยนเฟสในส่วนความเร็วสูงของวัตถุเนื่องจากการก่อตัวของลูปควบคุมเสริมซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของลูปหลัก

3) การชดเชยการเปลี่ยนแปลงค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของส่วนความเร็วสูงของวัตถุโดยการเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของลูปควบคุมเสริม

4) การจัดหาสสารหรือพลังงานที่ต้องการให้กับวัตถุ

ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ระบบควบคุมแบบคาสเคดในกรณีที่จำเป็นต้องรักษาพารามิเตอร์ควบคุมตามค่าที่กำหนดด้วยความแม่นยำในระดับสูง รวมถึงเมื่อวัตถุมีความล่าช้าอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ลูปควบคุมเสริมสามารถปิดรอบๆ องค์ประกอบการรวมของออบเจ็กต์เพื่อเอาชนะความล่าช้าของตัวเอง โฟลว์สามารถใช้เป็นตัวแปรเสริมได้ เนื่องจากความเร็วของลูปควบคุมของพารามิเตอร์นี้ จึงป้องกันการเบี่ยงเบนที่สำคัญของตัวแปรควบคุมหลัก

ในการสร้างระบบควบคุมคาสเคด จำเป็นต้องระบุตัวแปรกลางที่ยอมรับได้ก่อน ซึ่งในบางกรณีอาจค่อนข้างยาก

ระบบควบคุมการไหลของน้ำตกใช้เพื่อจ่ายสารเข้าหรือออกจากวัตถุอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปแล้ว การควบคุมการไหลจะดำเนินการโดยการเปลี่ยนความดันอากาศที่จ่ายให้กับวาล์วที่มีลักษณะไม่เชิงเส้น ในกรณีนี้ หากการวัดค่ากระแสของพารามิเตอร์ดำเนินการโดยใช้วิธีความแตกต่างของแรงดันแปรผัน (ซึ่งสัญญาณเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ไม่เชิงเส้นขึ้นอยู่กับอัตราการไหล) ความไม่เชิงเส้นทั้งสองจะชดเชยซึ่งกันและกัน

การใช้วิธีความแตกต่างของแรงดันแปรผันในวงจรเสริมเพื่อควบคุมกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนหรือการผสมอาจทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติมได้ สมมติว่าพารามิเตอร์ที่ถูกควบคุมของวัตถุนั้นเป็นเส้นตรงโดยสัมพันธ์กับอัตราการไหล สัญญาณเอาท์พุตของตัวควบคุมหลักจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันตก ซึ่งแปรผันโดยตรงกับกำลังสองของอัตราการไหล ดังนั้น อัตราขยายของลูปจะแปรผกผันกับอัตราการไหล อย่างไรก็ตาม กระบวนการหลายอย่างจำเป็นต้องได้รับการควบคุม ณ เวลาที่เริ่มต้นระบบ นอกจากนี้ มักจำเป็นต้องรักษาอัตราการไหลต่ำในโรงงานเป็นเวลานานซึ่งค่อนข้างยาก หากไม่ได้เปลี่ยนตัวควบคุมหลักเป็นการควบคุมแบบแมนนวล การแกว่งที่ไม่มีการหน่วงจะเกิดขึ้นในลูปควบคุมใกล้กับอัตราการไหลเป็นศูนย์ เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ขอแนะนำให้รวมอุปกรณ์สำหรับแยกรากที่สองในเส้นวัดการไหลเพื่อทำให้วงจรเสริมเป็นเส้นตรง

ระยะเวลาการแกว่งของลูปควบคุมการไหลมักจะเป็นเวลาหลายวินาที ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้อัตราการไหลเป็นพารามิเตอร์หลักในโครงการแบบเรียงซ้อนเมื่อควบคุมกระบวนการถ่ายเทความร้อนหรือการผสม

เมื่อควบคุมระดับของเหลวเดือดหรือไอระเหย จะใช้ระบบควบคุมน้ำตกพร้อมการแก้ไขการไหล ในระบบดังกล่าว คาบของการสั่นตามธรรมชาติของวงจรหลักจะมากกว่าคาบการสั่นของวงจรควบคุมการไหล

ระบบควบคุมอุณหภูมิแบบคาสเคดมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อทำปฏิกิริยาเคมี เพื่อให้ได้การควบคุมคุณภาพสูง สัญญาณเอาท์พุตของเครื่องควบคุมอุณหภูมิเครื่องปฏิกรณ์จะถูกส่งไปยังห้องตั้งค่าของเครื่องควบคุมอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น เช่น วงจรควบคุมน้ำตกของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นตามอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ ถูกนำมาใช้. ความเข้มของการแลกเปลี่ยนความร้อนขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารที่ทำปฏิกิริยากับสารหล่อเย็น ดังนั้นค่าปัจจุบันของอุณหภูมิสารหล่อเย็นจึงส่งผลต่อกระบวนการ

การทำงานของระบบควบคุมได้รับผลกระทบจากความไม่เชิงเส้นและการเปลี่ยนเฟสของลูปควบคุมเสริม เนื่องจากในระบบดังกล่าวช่วงสัดส่วนของตัวควบคุมอุณหภูมิเสริมมักจะไม่เกิน 25% ผลกระทบของส่วนประกอบที่ไม่คงที่ของตัวควบคุมนี้จึงสามารถละเลยได้

อุณหภูมิสารทำความเย็นที่เกินขอบเขตเล็กน้อยไม่ได้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของระบบ เนื่องจากส่วนประกอบที่ไม่คงที่จะทำหน้าที่ในวงจรหลักเสมอ การมีส่วนประกอบอะสแตติกในวงจรเสริมจะช่วยลดอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น เมื่อควบคุมอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ จะไม่มีการใช้ส่วนประกอบอะสแตติก โดยทั่วไป เมื่อออกแบบระบบควบคุมคาสเคด ภารกิจหลักคือการกำหนดอัตราส่วนของระยะเวลาการสั่นตามธรรมชาติของลูปการควบคุมอุณหภูมิหลักและวงจรเสริม หากใช้วิธีการวัดเดียวกันในทั้งสองวงจร ความสัมพันธ์ระหว่างคาบธรรมชาติของวงจรจะเป็นเส้นตรง ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของวงจรหลักจะคงที่

การคำนวณ ASR ของคาสเคดเกี่ยวข้องกับการกำหนดการตั้งค่าของตัวควบคุมหลักและตัวควบคุมเสริมสำหรับลักษณะไดนามิกที่กำหนดของวัตถุตามช่องสัญญาณหลักและช่องสัญญาณเสริม เนื่องจากการตั้งค่าของตัวควบคุมหลักและตัวควบคุมเสริมนั้นขึ้นอยู่กับกันและกัน จึงคำนวณโดยใช้วิธีการวนซ้ำ

ในแต่ละขั้นตอนการวนซ้ำ จะมีการคำนวณ ASR แบบลูปเดี่ยวที่ลดลง โดยหนึ่งในตัวควบคุมจะอ้างถึงวัตถุที่เทียบเท่ากันตามเงื่อนไข

วัตถุที่เทียบเท่ากันสำหรับตัวควบคุมหลักคือการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของลูปเสริมแบบปิดและช่องควบคุมหลัก

W E (p) = [- R 1 (p) / 1 – W(p)*R 1 (p) ]* W(p), (1)

โดยที่ R 1 (p) คือฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวควบคุมเสริม

W(p) = W 1 (p) * W 2 (p) – ฟังก์ชันถ่ายโอนของวัตถุ

วัตถุที่เทียบเท่ากันสำหรับตัวควบคุมเสริมคือการเชื่อมต่อแบบขนานของช่องสัญญาณเสริมและระบบลูปเปิดหลัก

W E 1 (p) = W 1 (p) – W(p)*R (p), (2)

โดยที่ R (p) คือฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวควบคุมหลัก

ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการวนซ้ำครั้งแรก สองวิธีในการคำนวณ ACP แบบเรียงซ้อนจะแตกต่างกัน

วิธีที่ 1. การคำนวณเริ่มต้นด้วยตัวควบคุมหลัก วิธีการนี้ใช้ในกรณีที่ความเฉื่อยของช่องสัญญาณเสริมน้อยกว่าช่องสัญญาณหลักมาก ในขั้นตอนแรก ให้สันนิษฐานว่าความถี่การทำงานของวงจรหลักต่ำกว่าวงจรเสริมมาก แล้ว:

W E (p) = W 2 (p) (3)

ในขั้นตอนที่สอง จะมีการคำนวณการตั้งค่าของตัวควบคุมเสริมสำหรับวัตถุที่เทียบเท่ากัน

ในกรณีของการคำนวณโดยประมาณ สองขั้นตอนแรกจะถูกจำกัด เพื่อการคำนวณที่แม่นยำ การคำนวณจะดำเนินต่อไปจนกระทั่งการตั้งค่าตัวควบคุมพบในการวนซ้ำสองครั้งติดต่อกันซึ่งตรงกับความแม่นยำที่ระบุ

วิธีที่ 2. การคำนวณเริ่มต้นด้วยตัวควบคุมเสริม ขั้นตอนแรกถือว่าตัวควบคุมภายนอกถูกปิดใช้งาน ดังนั้น ในการประมาณครั้งแรก การตั้งค่าตัวควบคุมเสริมจะพบโดยใช้ ACP วงจรเดียวสำหรับช่องสัญญาณควบคุมเสริมจากนิพจน์:

W E 1 (p) = W 1 (p) (4)

ในขั้นตอนที่สอง การตั้งค่าของตัวควบคุมหลักจะถูกคำนวณโดยใช้ฟังก์ชันการถ่ายโอนของวัตถุที่เทียบเท่ากัน เพื่อชี้แจงการตั้งค่าของตัวควบคุมเสริม การคำนวณจะดำเนินการโดยใช้ฟังก์ชันถ่ายโอน การคำนวณจะดำเนินการจนกระทั่งการตั้งค่าของตัวควบคุมเสริมซึ่งพบในการวนซ้ำสองครั้งติดต่อกัน ซึ่งตรงกับความแม่นยำที่ระบุ

ASR พร้อมแรงกระตุ้นเพิ่มเติมโดยอิงตามอนุพันธ์จากจุดกึ่งกลาง .

ระบบดังกล่าวมักจะใช้ในระบบอัตโนมัติของวัตถุซึ่งมีการกระจายพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่ควบคุม (เช่น อุณหภูมิหรือองค์ประกอบ) ไปตามพิกัดเชิงพื้นที่ (เช่นในอุปกรณ์ประเภทคอลัมน์หรือท่อ) ลักษณะเฉพาะของวัตถุดังกล่าวคือพิกัดควบคุมหลักคือพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่ทางออกของอุปกรณ์ การรบกวนจะกระจายไปตามความยาวของอุปกรณ์ และผลด้านกฎระเบียบจะถูกนำไปใช้กับอินพุต ในเวลาเดียวกันระบบควบคุมอัตโนมัติแบบวงปิดวงจรเดียวไม่ได้ให้คุณภาพที่ต้องการของกระบวนการชั่วคราวเนื่องจากช่องควบคุมมีความเฉื่อยมาก

การใช้พัลส์เพิ่มเติมกับอินพุตตัวควบคุมจากจุดกึ่งกลางของอุปกรณ์จะให้สัญญาณนำ และตัวควบคุมจะเริ่มทำงานก่อนที่พิกัดเอาต์พุตจะเบี่ยงเบนไปจากค่าที่ตั้งไว้

เพื่อให้มั่นใจว่ามีการควบคุมโดยไม่มีข้อผิดพลาดคงที่ จำเป็นที่พัลส์เพิ่มเติมจะหายไปในสภาวะคงที่ เพื่อจุดประสงค์นี้ พิกัดเสริมจะถูกส่งผ่านลิงค์สร้างความแตกต่างที่แท้จริง เพื่อให้สัญญาณอินพุตของตัวควบคุมเท่ากับ e=y+y’ 1 –y 0 (รูปที่ 1.9.1a) ในสภาวะคงที่ เมื่อ y’ 1 =0 เมื่อ e=0, y=y 0

ก – แผนภาพต้นฉบับ b - แปลงเป็นวงจร ASR แบบเรียงซ้อน

รูปที่ 2 - บล็อกไดอะแกรมของ ASR พร้อมแรงกระตุ้นเพิ่มเติมตามอนุพันธ์จากจุดกึ่งกลาง

ประสิทธิผลของการแนะนำแรงกระตุ้นเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับจุดที่เลือก ทางเลือกหลังจะถูกกำหนดในแต่ละกรณีโดยคุณสมบัติไดนามิกของวัตถุและสภาพการทำงานของมัน ดังนั้น การวัด y 1 ที่จุดเริ่มต้นของเครื่องใช้จึงเทียบเท่ากับแรงกระตุ้นเพิ่มเติมเนื่องจากการรบกวนที่เข้ามาทางช่องควบคุม ในกรณีนี้ อุปกรณ์สร้างความแตกต่างจะมีบทบาทเป็นตัวชดเชยการรบกวนแบบไดนามิก การวัด y 1 ที่เอาท์พุตของวัตถุ (y 1 =y) เทียบเท่ากับการหาอนุพันธ์ของพิกัดหลัก สำหรับแต่ละวัตถุ คุณสามารถเลือกตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเลือกแรงกระตุ้นเพิ่มเติม ซึ่งคุณภาพของการควบคุมจะดีที่สุด

การคำนวณระบบควบคุมดังกล่าวคล้ายกับการคำนวณ ASR ของคาสเคดหลังจากการแปลงที่เหมาะสม ใน ASR แบบเรียงซ้อนที่แสดงในรูปที่ 2 b บทบาทของตัวควบคุมภายนอกจะถูกเล่นโดยการเชื่อมโยงกับฟังก์ชันการถ่ายโอน R d -1 (p) และส่วนภายในจะถูกเล่นโดยตัวควบคุมที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและตัวสร้างความแตกต่าง ดังนั้น ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนสำหรับหน่วยงานกำกับดูแลที่กำหนดจะเท่ากันตามลำดับ

ระบบคาสเคดถูกใช้เพื่อทำให้วัตถุที่มีความเฉื่อยขนาดใหญ่ตามแนวช่องควบคุมเป็นอัตโนมัติ หากเป็นไปได้ที่จะเลือกพิกัดกลางที่มีความเฉื่อยน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการรบกวนที่อันตรายที่สุด และใช้การดำเนินการตามกฎระเบียบเดียวกันกับเอาต์พุตหลัก ของวัตถุ

ในกรณีนี้ระบบควบคุม (รูปที่ 19) มีตัวควบคุมสองตัว - ตัวควบคุมหลัก (ภายนอก) รทำหน้าที่รักษาเสถียรภาพเอาต์พุตหลักของออบเจ็กต์ ใช่และตัวควบคุมเสริม (ภายใน) ร 1 ออกแบบมาเพื่อควบคุมพิกัดเสริม ที่ 1 . เป้าหมายสำหรับตัวควบคุมเสริมคือสัญญาณเอาต์พุตของตัวควบคุมหลัก

การเลือกใช้กฎหมายควบคุมนั้นพิจารณาจากวัตถุประสงค์ของหน่วยงานกำกับดูแล:

เพื่อรักษาพิกัดเอาต์พุตหลักไว้ที่ค่าที่กำหนดโดยไม่มีข้อผิดพลาดคงที่ กฎหมายควบคุมของตัวควบคุมหลักจะต้องมีส่วนประกอบรวม

หน่วยงานกำกับดูแลเสริมจำเป็นต้องตอบสนองอย่างรวดเร็ว จึงสามารถมีกฎหมายควบคุมได้

การเปรียบเทียบ ASR แบบวงจรเดี่ยวและแบบคาสเคดแสดงให้เห็นว่า เนื่องจากความเร็วที่สูงขึ้นของลูปภายในใน ASR แบบคาสเคด คุณภาพของกระบวนการชั่วคราวจึงเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อชดเชยการรบกวนที่ผ่านช่องสัญญาณควบคุม หากตามเงื่อนไขของกระบวนการ มีการกำหนดข้อจำกัดกับตัวแปรเสริม (เช่น อุณหภูมิไม่ควรเกินค่าสูงสุดที่อนุญาต หรืออัตราส่วนอัตราการไหลควรอยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนด) ข้อจำกัดดังกล่าวก็จะถูกกำหนดเช่นกัน สัญญาณเอาท์พุตของตัวควบคุมหลักซึ่งเป็นงานของตัวควบคุมเสริม ในการดำเนินการนี้จะมีการติดตั้งอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติของส่วนเครื่องขยายเสียงที่มีความอิ่มตัวระหว่างหน่วยงานกำกับดูแล

ข้าว. 19. บล็อกไดอะแกรมของระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเรียงซ้อน:

ว, ว 1 – ช่องหลักและช่องเสริม ที่ 1 ปริมาณที่ควบคุมของวัตถุ ร, ร 1 – หน่วยงานกำกับดูแลหลักและหน่วยงานเสริม; х Р, х Р1 – ควบคุมอิทธิพลของหน่วยงานกำกับดูแล รและ ร 1 ; ε, ε 1 - ขนาดของความแตกต่างระหว่างค่าปัจจุบันและค่าที่ตั้งไว้ของปริมาณที่ควบคุม ที่และ ที่ 1 ; ที่ 0 – งานไปยังตัวควบคุมหลัก ร

ตัวอย่างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเรียงซ้อนของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านเทคโนโลยีความร้อน- ในรูป รูปที่ 20 แสดงตัวอย่างระบบคาสเคดเพื่อรักษาเสถียรภาพอุณหภูมิของของเหลวที่ทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โดยวงจรเสริมคือ ASR การไหลของไอน้ำร้อน เมื่อแรงดันไอน้ำเกิดการรบกวน ตัวควบคุม 1 จะเปลี่ยนระดับการเปิดของวาล์วควบคุมเพื่อรักษาอัตราการไหลที่ระบุ หากสมดุลทางความร้อนในเครื่องใช้ถูกรบกวน (เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิด้านเข้าหรืออัตราการไหลของของเหลว เอนทาลปีของไอน้ำ การสูญเสียความร้อนต่อสิ่งแวดล้อม) ส่งผลให้อุณหภูมิด้านออกเบี่ยงเบนไปจากค่าที่ตั้งไว้ ตัวควบคุมอุณหภูมิ 2 ปรับการตั้งค่าเป็นตัวควบคุมการไหลของไอน้ำ 1

ในกระบวนการทางเทคโนโลยีความร้อน พิกัดหลักและพิกัดเสริมมักจะมีลักษณะทางกายภาพเหมือนกันและระบุลักษณะค่าของพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีเดียวกันที่จุดต่าง ๆ ของระบบ (รูปที่ 21)

รูปที่.20. ระบบควบคุมอุณหภูมิแบบคาสเคด (รายการที่ 2) พร้อมการแก้ไขงานไปยังตัวควบคุมการไหลของไอน้ำ (รายการที่ 1)

ข้าว. 21. บล็อกไดอะแกรมของ ASR แบบเรียงซ้อนพร้อมการวัดพิกัดเสริมที่จุดกึ่งกลาง

ในรูป รูปที่ 22 แสดงชิ้นส่วนของแผนภาพการไหลของกระบวนการ ซึ่งรวมถึงเครื่องทำความร้อนของผสมปฏิกิริยา 2 และเครื่องปฏิกรณ์ 1 และระบบรักษาเสถียรภาพอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์

ผลการควบคุมการไหลของไอน้ำจะถูกส่งไปยังอินพุตของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ช่องควบคุมซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์และท่อสองตัวคือระบบไดนามิกที่ซับซ้อนและมีความเฉื่อยสูง วัตถุได้รับผลกระทบจากการรบกวนจำนวนหนึ่งที่มาถึงจุดต่างๆ ของระบบ: แรงดันไอน้ำและเอนทาลปี อุณหภูมิและอัตราการไหลของส่วนผสมของปฏิกิริยา การสูญเสียความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์ ฯลฯ เพื่อเพิ่มความเร็วของระบบควบคุม ให้ใช้ ACS แบบคาสเคด ถูกใช้โดยตัวแปรควบคุมหลักคืออุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ และเลือกอุณหภูมิของส่วนผสมระหว่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องปฏิกรณ์เป็นอุณหภูมิเสริม

ข้าว. 22. ระบบควบคุมอุณหภูมิแบบคาสเคด (ข้อ 4) ในเครื่องปฏิกรณ์ (ข้อ 1) พร้อมการแก้ไขการตั้งค่าตัวควบคุมอุณหภูมิ (ข้อ 3) ที่ทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ข้อ 2)

การคำนวณ ASR ของน้ำตกการคำนวณ ASR ของคาสเคดเกี่ยวข้องกับการกำหนดการตั้งค่าของตัวควบคุมหลักและตัวควบคุมเสริมสำหรับลักษณะไดนามิกที่กำหนดของวัตถุตามช่องสัญญาณหลักและช่องสัญญาณเสริม เนื่องจากการตั้งค่าของตัวควบคุมหลักและตัวควบคุมเสริมนั้นขึ้นอยู่กับกันและกัน จึงคำนวณโดยใช้วิธีการวนซ้ำ

ในแต่ละขั้นตอนการวนซ้ำ จะมีการคำนวณ ASR แบบลูปเดี่ยวที่ลดลง โดยหนึ่งในตัวควบคุมจะอ้างถึงวัตถุที่เทียบเท่ากันตามเงื่อนไข ดังที่เห็นได้จากแผนภาพบล็อกในรูป ในรูป 23 วัตถุที่เทียบเท่ากับตัวควบคุมหลัก (รูปที่ 23, a) คือการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของวงจรเสริมแบบปิดและช่องควบคุมหลัก ฟังก์ชันการถ่ายโอนจะเท่ากับ

(93)

ข้าว. 23. บล็อกไดอะแกรมของระบบควบคุมวงจรเดี่ยวที่เทียบเท่ากับตัวควบคุมหลัก (a) และอุปกรณ์เสริม (b): ที่ด้านบน - แผนภาพวงจรเดี่ยวที่เทียบเท่ากัน ด้านล่าง - การแปลง Cascade ACP เป็นวงจรเดียว

วัตถุที่เทียบเท่ากันสำหรับตัวควบคุมเสริม 2 (รูปที่ 23) คือการเชื่อมต่อแบบขนานของช่องสัญญาณเสริมและระบบลูปเปิดหลัก ฟังก์ชันการถ่ายโอนมีรูปแบบ:

(พี)=W 1 (พี) – W(พี)R(p)(94)

การคำนวณเริ่มต้นด้วยตัวควบคุมหลัก วิธีการนี้ใช้ในกรณีที่ความเฉื่อยของช่องสัญญาณเสริมน้อยกว่าช่องสัญญาณหลักมาก ในขั้นตอนแรก ให้สันนิษฐานว่าความถี่การทำงานของวงจรหลัก ( ω p) น้อยกว่าตัวเสริมมาก ( ω p1) และที่ ω=ω ร

. (95)

. (96)

ดังนั้นการประมาณครั้งแรกคือการตั้งค่า ส 0ตัวควบคุมหลัก 1 ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ R1(พี)และตั้งอยู่โดย เรา°(p)

ในขั้นตอนที่สอง การตั้งค่าของตัวควบคุมเสริมจะถูกคำนวณสำหรับวัตถุที่เทียบเท่า (1) ด้วยฟังก์ชันถ่ายโอน W 1 อี (พี)ที่พวกเขาเข้ามาแทนที่ R(พี,เอส°)

ACP แบบรวม

ระบบควบคุมอัตโนมัติแบบรวมจะใช้เมื่อทำวัตถุอัตโนมัติที่ถูกรบกวนจากการควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ ระบบถูกเรียกว่ารวมกันเนื่องจากในการก่อสร้างมีการใช้หลักการกำกับดูแลสองข้อ: "โดยการเบี่ยงเบน" (หลักการของ Polzunov) และ "โดยการรบกวน" (หลักการของ Poncelet) ระบบที่สร้างขึ้นตามหลักการ Polzunov จะมีการตอบรับเชิงลบและทำงานในวงจรปิด ระบบรบกวน (Poncelet) ไม่มีการตอบรับและทำงานในวงเปิด

มีสองวิธีในการสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบรวมด้วยบล็อกไดอะแกรมที่แสดงในรูปที่ 1 24 และ 25 ดังที่เห็นได้จากบล็อกไดอะแกรมเหล่านี้ ทั้งสองระบบมีคุณสมบัติทั่วไป: การมีสองช่องทางที่มีอิทธิพลต่อพิกัดเอาต์พุตของวัตถุและการใช้ลูปควบคุมสองลูป - ปิด (ผ่านตัวควบคุม 1 ) และเปิด (ผ่านตัวชดเชย 2 ). ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในกรณีที่สอง พัลส์แก้ไขจากตัวชดเชยไม่ได้ถูกส่งไปยังอินพุตของวัตถุ แต่จะถูกส่งไปยังอินพุตของตัวควบคุม

ข้าว. 24. บล็อกไดอะแกรมของ ASR แบบรวมเมื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตของตัวชดเชยกับอินพุตของวัตถุ: a – ไดอะแกรมดั้งเดิม; b – แผนภาพที่แปลงแล้ว; 1 – ตัวควบคุม; 2 – ตัวชดเชย

ข้าว. 25. บล็อกไดอะแกรมของ ASR แบบรวมเมื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตตัวชดเชยเข้ากับอินพุตตัวควบคุม: a – วงจรดั้งเดิม; b – แผนภาพที่แปลงแล้ว; 1 – ตัวควบคุม; 2 – ตัวชดเชย

การแนะนำพัลส์แก้ไขสำหรับการรบกวนที่รุนแรงที่สุดสามารถลดข้อผิดพลาดในการควบคุมไดนามิกได้อย่างมาก โดยมีเงื่อนไขว่าอุปกรณ์ไดนามิกที่สร้างกฎสำหรับการเปลี่ยนแปลงอิทธิพลนี้ได้รับเลือกและคำนวณอย่างถูกต้อง

พื้นฐานในการคำนวณระบบดังกล่าวคือ หลักการไม่เปลี่ยนแปลง:ค่าเบี่ยงเบนของพิกัดเอาท์พุตของระบบจากค่าที่ระบุจะต้องเท่ากับศูนย์เท่ากันภายใต้อิทธิพลของการขับขี่หรือสิ่งรบกวน

เพื่อให้เป็นไปตามหลักการไม่แปรเปลี่ยน จำเป็นต้องมีเงื่อนไขสองประการ: ​​การชดเชยในอุดมคติของอิทธิพลที่รบกวนทั้งหมด และการสร้างสัญญาณงานในอุดมคติ เห็นได้ชัดว่าการบรรลุถึงความคงที่สัมบูรณ์ในระบบควบคุมจริงนั้นเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ โดยปกติแล้วจะจำกัดอยู่เพียงค่าคงที่บางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการรบกวนที่อันตรายที่สุด ให้เราพิจารณาเงื่อนไขของการไม่แปรเปลี่ยนของ open-loop และระบบควบคุมแบบรวมโดยคำนึงถึงอิทธิพลที่รบกวนอย่างหนึ่ง

เงื่อนไขไม่แปรเปลี่ยนสำหรับ open-loop และ ASR แบบรวมให้เราพิจารณาเงื่อนไขความไม่แปรผันของระบบ open-loop (รูปที่ 26): y(t)= 0.

ข้าว. 26. บล็อกไดอะแกรมของระบบควบคุมอัตโนมัติแบบวงเปิด

ย้ายไปยังรูปภาพ Laplace เอ็กซ์ บี (ร)และ ใช่(พี)สัญญาณ x V (เสื้อ)และ ใช่(t)ลองเขียนเงื่อนไขนี้ใหม่โดยคำนึงถึงฟังก์ชันการถ่ายโอนของวัตถุตามช่องสัญญาณรบกวน ยินดี(พี)และกฎระเบียบ ว พี (พี)และเครื่องชดเชย RK(พี):

ใช่(พี) = Xข(พี) 0. (97)

ในภาวะที่เกิดการรบกวน[ ] เงื่อนไขคงที่ (97) จะเป็นที่น่าพอใจถ้า

W B (p) + R k (p)W P (p)=0,(98)

R k () = -W В ()/W Р ()(99)

ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าระบบควบคุมไม่คงที่ในส่วนที่เกี่ยวกับการรบกวนใด ๆ จำเป็นต้องติดตั้งตัวชดเชยแบบไดนามิกซึ่งมีฟังก์ชันการถ่ายโอนซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของฟังก์ชันการถ่ายโอนของวัตถุตามช่องทางรบกวนและการควบคุมที่ถ่าย มีเครื่องหมายตรงกันข้าม

ขอให้เราได้รับเงื่อนไขไม่แปรผันสำหรับ ASR ที่รวมกัน สำหรับกรณีที่สัญญาณจากตัวชดเชยถูกนำไปใช้กับอินพุตของวัตถุ (ดูรูปที่ 24, a) แผนภาพบล็อกของ ASR ที่รวมจะถูกแปลงเป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของระบบ open-loop และวงปิด ( ดูรูปที่ 24, b) ฟังก์ชันการถ่ายโอนจะเท่ากันตามลำดับ:

.

ในกรณีนี้ เงื่อนไขค่าคงที่ (97) เขียนเป็น:

ถ้า X B (p) 0 และ ดับบลิว ซีเอส(p) ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

เหล่านั้น. สภาพไม่เปลี่ยนแปลง

เมื่อใช้ระบบควบคุมแบบรวม (ดูรูปที่ 25, a) การได้มาของเงื่อนไขไม่แปรเปลี่ยนจะนำไปสู่ความสัมพันธ์ (ดูรูปที่ 25, b):

(101)

ถ้า XB(น)0และ W ZS (r) ,ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

R ถึง (p) = -W B (p) /.(103)

ดังนั้นเมื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตของตัวชดเชยเข้ากับอินพุตของคอนโทรลเลอร์ ฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวชดเชยที่ได้รับจากสภาวะไม่แปรเปลี่ยนจะขึ้นอยู่กับลักษณะของวัตถุไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวควบคุมด้วย

เงื่อนไขสำหรับความสามารถทางกายภาพของ ASR ที่ไม่แปรเปลี่ยนปัญหาหลักประการหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อสร้างระบบควบคุมที่ไม่แปรผันคือความสามารถในการรับรู้ทางกายภาพ เช่น ความเป็นไปได้ของการชดเชยที่ตรงตามเงื่อนไข (99) หรือ (103)

ซึ่งแตกต่างจากหน่วยงานกำกับดูแลอุตสาหกรรมทั่วไปซึ่งมีการกำหนดโครงสร้างและจำเป็นเท่านั้นในการคำนวณการตั้งค่าโครงสร้างของตัวชดเชยแบบไดนามิกจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของลักษณะไดนามิกของวัตถุตามช่องสัญญาณรบกวนและการควบคุมและสามารถเปิดออกได้ มีความซับซ้อนมาก และถ้าอัตราส่วนของลักษณะเหล่านี้ไม่เอื้ออำนวย ก็เป็นไปไม่ได้ทางกายภาพ

ตัวชดเชย "อุดมคติ" ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ทางกายภาพในสองกรณี:

หากเวลาหน่วงที่แท้จริงตามช่องสัญญาณควบคุมมากกว่าผ่านช่องสัญญาณรบกวน ในกรณีนี้ ตัวชดเชยในอุดมคติควรมีลิงค์นำ เนื่องจากหาก:

(104)

, (105)

แล้วคำนึงถึง (99):

(106)

ถ้าในฟังก์ชันถ่ายโอนตัวชดเชย ระดับของพหุนามในตัวเศษจะมากกว่าระดับของพหุนามในตัวส่วน ในกรณีนี้ ตัวชดเชยจะต้องมีลิงก์ที่สร้างความแตกต่างในอุดมคติ ผลลัพธ์นี้ได้มาจากอัตราส่วนหนึ่งของลำดับสมการเชิงอนุพันธ์ที่อธิบายช่องทางการรบกวนและการควบคุม อนุญาต

W В (р) = В в (Р)/และ Wp(p)= В р(Р)/,(107)

ที่ไหน B ใน (P), AB (p), V P (p), A P (p)- พหุนามขององศา เสื้อ V, n B, ม.ปและ เอ็นพีตามนั้น

ม. K = ม. B + n p ; n k = n ใน + mr

ดังนั้น เงื่อนไขสำหรับความสามารถทางกายภาพของ ASR ที่ไม่แปรเปลี่ยนคือ จะต้องเป็นไปตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

τ ใน ≥ τ р และ m B + n p ≤ n ใน + m р(108)

ตัวอย่าง.ให้เราพิจารณาระบบควบคุมอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่มีอุปกรณ์กวนซึ่งเกิดปฏิกิริยาคายความร้อน (รูปที่ 27)

ข้าว. 27. แผนผังของเครื่องปฏิกรณ์เคมีพร้อมอุปกรณ์ผสม: 1 – เครื่องวัดอุณหภูมิ; 2 – วาล์วควบคุม; 3 – เครื่องวัดการไหล

ปล่อยให้ช่องสัญญาณรบกวนหลัก - "อัตราการไหลของของผสมปฏิกิริยา - อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์" - ประมาณด้วยการเชื่อมโยงแบบอะคาระยะสองรายการของลำดับแรก และช่องควบคุม - "อัตราการไหลของสารหล่อเย็น - อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์" - โดย ลิงก์สามช่วงของลำดับแรก:

, (109)

, (110)

ที่ไหน ต 1 , ต 2 , ต 3 – ค่าคงที่เวลาที่ใหญ่ที่สุดของถังความร้อนหลักของเครื่องปฏิกรณ์ เทอร์โมมิเตอร์ และแจ็คเก็ตทำความเย็น

ในการสร้างระบบควบคุมค่าคงที่ที่สอดคล้องกับนิพจน์ (99) จำเป็นต้องแนะนำตัวชดเชยพร้อมฟังก์ชันถ่ายโอน:

, (111)

ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้ทางกายภาพ เนื่องจากในกรณีนี้เงื่อนไขถูกฝ่าฝืน และผู้ชดเชยจะต้องมีลิงก์ที่สร้างความแตกต่างในอุดมคติ

ออกกำลังกาย

ตามตัวอย่าง ให้พัฒนาระบบควบคุมสำหรับโรงงานแก้ไข คำนวณ , .

ข้อมูลเบื้องต้น

1. แผนผังหน่วยกลั่น (รูปที่ 28) การติดตั้งประกอบด้วยคอลัมน์การกลั่น ถึง, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่ส่วนผสมเริ่มต้น T-1, หม้อต้ม T-2, คอนเดนเซอร์ T-3 และถังไหลย้อน อี.

คอลัมน์จะแยกส่วนผสมไบนารี่ จุดเดือดของส่วนประกอบที่แยกออกจากกันมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญซึ่งเป็นผลมาจากการที่คอลัมน์มีแผ่นจำนวนน้อยและมีความสูงเล็กน้อย ความล่าช้าและความเฉื่อยตามช่องทางการส่งสัญญาณรบกวนและการควบคุมค่อนข้างน้อย มีการเชื่อมโยงข้ามภายในที่แข็งแกร่งระหว่างปริมาณหลักที่มีการควบคุม (มีการควบคุม) ของกระบวนการ ซึ่งได้แก่ องค์ประกอบ (อุณหภูมิ) ของการกลั่นและผลิตภัณฑ์ด้านล่าง

กระแสไอน้ำที่ออกจากด้านบนของคอลัมน์การกลั่นประกอบด้วยส่วนประกอบที่ไม่ควบแน่นเป็นก๊าซเฉื่อยภายใต้สภาวะการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน T-3 พวกเขาจะระบายออกจากถังชลประทานเพื่อเป่า (เข้าสู่เครือข่ายเชื้อเพลิง)

โหมดการทำงานของการติดตั้งอาจมีการรบกวนครั้งใหญ่และบ่อยครั้ง: ในแง่ของการไหล เอฟและองค์ประกอบ เอ็กซ์เอฟวัตถุดิบ; โดยความดัน (การไหล) ของสารทำความร้อนที่จ่ายให้กับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน T-I และหม้อไอน้ำ T-2 ตามความดัน (อัตราการไหล) ของสารทำความเย็นที่จ่ายให้กับคอนเดนเซอร์ T-3

การควบคุม "หลัก" ของกระบวนการแก้ไขคือหน่วยงานกำกับดูแลในสายจ่ายกรดไหลย้อนไปยังคอลัมน์ ถึงและสายจ่ายสารทำความร้อนไปยังหม้อต้ม T-2

ข้าว. 28. โครงการโรงงานแก้ไข

2. ตั้งค่าพารามิเตอร์ไดนามิกของวัตถุ: (ค่าคงที่เวลา ต- ความล่าช้า τ; ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่าน ถึง v) ผ่านช่องทาง:

ก. “การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของตัวควบคุม P01 – การใช้วัตถุดิบ” เอฟ» (เอ็กซ์ อาร์ 1 ฉ);

ข. “การเปลี่ยนตำแหน่งของตัวควบคุม P02 – การใช้สารทำความร้อน เอฟ 1" (เอ็กซ์ อาร์ 2 เอฟ 1 );

ข*. “ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของตัวควบคุม P02 - อุณหภูมิวัตถุดิบ θ เอฟหลัง T-1" (เอ็กซ์ อาร์ 2 θ ฉ);

วี. “ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของหน่วยงานกำกับดูแล P03 - องค์ประกอบของการกลั่น เอ็กซ์ดี» (เอ็กซ์ อาร์ 3 เอ็กซ์ ดี);

d “ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของตัวควบคุม P04 - แรงดัน รในคอลัมน์" (เอ็กซ์ อาร์ 4 พี);

d “ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของตัวควบคุม P05 - ระดับในลูกบาศก์คอลัมน์” (เอ็กซ์ อาร์ 5 ล);

จ. “การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของหน่วยงานกำกับดูแล P02 * - อุณหภูมิวัตถุดิบθ เอฟหลัง T-1" (เอ็กซ์ อาร์ 2* θ ฉ);

และ. “การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของหน่วยงานกำกับดูแล P04 * - ความดัน ปในคอลัมน์" (เอ็กซ์ อาร์ 4* ร);

ชม. “ เปลี่ยนตำแหน่งของตัวควบคุม P06 - อุณหภูมิที่ด้านล่างของคอลัมน์” (เอ็กซ์ อาร์ 6 θ ถึง);

z*. “ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายควบคุม PO6 - อุณหภูมิ θ B ที่ด้านบนของคอลัมน์” (เอ็กซ์ อาร์ 6 θ บี);

และ. “ การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายควบคุม ROZ - อุณหภูมิ θ บีที่ด้านบนของคอลัมน์" (เอ็กซ์ป3 θ บี);

และ * . “การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของหน่วยงานกำกับดูแล ROZ - อุณหภูมิθ ถึงด้านล่างของคอลัมน์" (เอ็กซ์ อาร์ 3 θ ถึง).

3. มีการระบุขนาดของการรบกวนที่เกิดขึ้นกับวัตถุโดยแสดงเป็น % ของจังหวะของหน่วยงานกำกับดูแล:

ก) ช่อง เอ็กซ์ อาร์ 1 เอฟ(ขึ้นอยู่กับปริมาณการใช้วัตถุดิบ เอฟ);

ข) ช่อง เอ็กซ์ อาร์ 2 ฟ 1 , X Р2 θ เอฟ(โดยแรงดันสารให้ความร้อน ป 1 และปริมาณความร้อนของมัน ถาม 1);

ค) ช่อง เอ็กซ์ อาร์ 3 เอ็กซ์ดี(ตามองค์ประกอบของวัตถุดิบ เอ็กซ์เอฟ);

ง) ช่อง เอ็กซ์ พี 4 ป(ด้วยความกดดัน. รสารทำความเย็น 2 รายการที่จ่ายให้กับคอนเดนเซอร์ T-3);

ง) ช่อง เอ็กซ์ อาร์ 5 ล(โดยปริมาณความร้อน ถามสารทำความร้อน 2 ตัวที่จ่ายให้กับหม้อไอน้ำ T-2)

4. มีการระบุข้อกำหนดสำหรับคุณภาพของกระบวนการควบคุม (ข้อผิดพลาดแบบไดนามิก X สูงสุด, เวลาระเบียบ ทีพี, ระดับการลดทอนของกระบวนการชั่วคราว ψ , ข้อผิดพลาดในการควบคุมแบบคงที่ เอ็กซ์ซม.)

ข้อมูลเริ่มต้นสำหรับรายการที่ 2 ของงาน (รายการ a - d) รายการที่ 3 และรายการที่ 4 ได้รับในตาราง 9, a สำหรับคะแนน 2 (f, g, h, i) - ในตาราง 10 ข้อมูลเริ่มต้น

ตารางที่ 9. พารามิเตอร์แบบไดนามิกของวัตถุและข้อกำหนดด้านคุณภาพสำหรับกระบวนการควบคุม

ตารางที่ 10. พารามิเตอร์แบบไดนามิกของวัตถุและข้อกำหนดด้านคุณภาพสำหรับกระบวนการควบคุม

คำถามควบคุม

1. ระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเรียงซ้อนในแผนการควบคุมกระบวนการ หลักการก่อสร้างและการดำเนินงาน ตัวอย่างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเรียงซ้อนในอุตสาหกรรมและพลังงาน

2. รวมระบบควบคุมอัตโนมัติไว้ในแผนการควบคุมกระบวนการ หลักการก่อสร้างและการดำเนินงาน เงื่อนไขความเป็นไปได้ทางกายภาพ ตัวอย่างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบรวมในอุตสาหกรรมและพลังงาน

ปฏิบัติการครั้งที่ 8 (2 ชั่วโมง)