Постановка требований к качеству проектируемой АСР

В предыдущих разделах нами уже были изложены некоторые стандартные требования к качеству работы АСР температуры перегретого пара. Ещё раз уточним основные позиции.

В [5] подробно приведены комментарии и обоснования связи дисперсии и среднего уровня температуры пара за пароперегревателем с показателями экономичности и надёжности. В результате изучения данного материала делаем следующие выводы:

дисперсия температуры пара оказывает существенное влияние на долговечность и безотказность поверхностей нагрева котельного агрегата. Снижение дисперсии температуры пара приводит к повышению надёжностных показателей. В то же время влияние дисперсии температуры пара на показатели экономичности (КПД) несущественно;

средний уровень температуры пара влияет как на показатели надёжности, так и на показатели экономичности. Причём необходимо учесть, что повышение температуры пара приводит к улучшению показателей экономичности (повышается КПД), но ухудшает показатели надёжности. Поэтому необходимо придерживаться некоторого «компромиссного» варианта и держать температуру пара на оптимальном уровне, не допуская его сдвига. (Заметим, что колебания температуры около среднего значения вызывают сдвиг среднего уровня, так что для предотвращения сдвига также необходимо снижать дисперсию).

Таким образом, в качестве целевой функции задачи оптимального управления выбираем минимум дисперсии температуры перегретого пара.

В качестве функциональных поставим ограничения на степень затухания, динамическую и статическую ошибки. Мы уже указывали, что наличие статической ошибки для нашего объекта нежелательно. Поэтому потребуем создания системы с нулевой статической ошибкой регулирования. Требования к уровню динамических отклонений были приведены ранее. В качестве критерия запаса устойчивости для системы выберем степень затухания. Данный показатель учитывает колебательный характер переходного процесса, являясь зависимостью амплитуд колебаний. В [2] изложены рекомендации, согласно которым оптимальная степень затухания находится в пределах 0.75¸0.9. Так как переменный режим температур для пароперегревателя является фактором износа, то необходимо создать систему с наиболее сильным затуханием колебаний. Поэтому в качестве оптимальной принимаем Y=0.9 и потребуем, чтобы степень затухания переходных процессов в системе была не меньше оптимальной.

Для того чтобы проектируемая система могла бы быть реализована на практике, учтём заданное максимальное значение и максимальную скорость изменения управляющего воздействия. Скорость изменения управляющего воздействия рассчитаем как отношение максимального значения управляющего воздействия к времени хода исполнительного механизма.

В соответствии с заданием при открытии регулирующего органа впрыска на 70% имеем расход воды на впрыск 3,6 т/ч. Поэтому при открытии регулирующего органа на 100% максимальное значение расхода воды на впрыск составляет 5,14 т/ч. Время хода исполнительного механизма равно 0,3 мин. Поэтому максимально возможная скорость исполнительного механизма равна 100%/0,3 мин = 333,3 %/мин.

Сведём все требования к качеству регулирования в табл. 1.1.

Табл. 1. 1. Математические условия оптимальности автоматической системы регулирования температуры перегретого пара

Вид условия	Математическая формулировка	Связь с технологическими требованиями
Целевая функция		[5]
Функцио-нальные огра­ничения	1.	Запас устойчивости
2.	[3]
3.
Ограни–чения на область значений	4. W – 5,14 т/ч 0	Пропускная способность РО
5.	Скорость изменения управляющего воздействия
6. 0< kp	Параметры регулятора