Функциональная структура сар

Функциональная структурная схема системы автоматического регулирования с одной регулируемой величиной представлена на рис. 14.

Рис. 14.Функциональная схема САР:

ОУ — объект управления; ПИП — первичный измерительный преобразователь; НП — нормирующий преобразователь; ИИС — информационно-измерительная система; Р — регулятор; ИУ — исполнительное устройство; ИМ — исполнительный механизм; РО — регулирующий орган

Система состоит из объекта управления (ОУ) и управляющего устройства, к которому можно отнести измерительное устройство (или информационно-измерительную систему, ИИС), автоматический регулятор и исполнительное устройство. В химической технологии ОУ может быть, например, реактор, в котором управляющее устройство должно поддерживать заданный технологический режим.

Рассмотрим подробно функциональные элементы, входящие в управляющее устройство.

Первичный измерительный преобразователь (ПИП — чувствительный элемент, сенсор) предназначен для преобразования регулируемого параметра в сигнал измерительной информации в форме, удобной для обработки и дальнейших преобразований. Например, термоэлектрический преобразователь, представляющий собой спай двух разнородных проводников, преобразует температуру в термоэлектродвижущую силу (ТЭДС).

Нормирующий преобразователь (НП) служит для взаимного согласования входящих в систему управления элементов и дистанционной передачи сигналов по каналам связи. Он осуществляет преобразование сигнала, полученного от ПИП, в эквивалентный ему унифицированный сигнал. Возможно преобразование сигнала одной физической природы в унифицированный сигнал той же самой физической природы (например, преобразование ТЭДС в унифицированный токовый сигнал от 0 мА до 5 мА) или в унифицированный сигнал другой физической природы (например, преобразование ТЭДС в унифицированный пневматический сигнал от 20 кПа до 100 кПа). Полученный унифицированный сигнал соответствует текущему значению регулируемого параметра и может передаваться не только к регулятору, но и к вторичному измерительному прибору или на системы более высокого уровня иерархии.

ПИП и НП являются элементами информационно-измерительной системы (ИИС).

Сигнал, соответствующий заданному значению регулируемого параметра формируется задающим устройством (на рис. 14 не изображено). Величина задающего воздействия может быть постоянной или изменяться по определенному закону.

Примечание

В некоторых случаях задающее устройство конструктивно объединено с регулятором.

Регулятор (Р) с помощью элемента сравнения определяет отклонение текущего значения регулируемого параметра от заданного значения и формирует командный сигнал в соответствии с заложенным в нем алгоритмом регулирования. Сигнал, формируемый регулятором, по мощности не всегда достаточен, чтобы управлять ИУ, поэтому регулятор часто снабжается усилителем мощности.

Устройство автоматической системы управления, воздействующее на технологический процесс в соответствии с полученным от регулятора командным сигналом, называется исполнительным устройством (ИУ). Как правило, в нем можно выделить два функциональных элемента: регулирующий орган и исполнительный механизм.

Исполнительный механизм (ИМ) предназначен для усиления мощности командного сигнала, получаемого от регулятора, и воздействия на регулирующий орган (РО).

Примечание

Исполнительный механизм, перемещающий затвор регулирующего органа, часто называют исполнительным двигателем, или серводвигателем (сервомеханизмом).

Регулирующий орган (РО) — техническое средство изменения материального или энергетического потока, влияющего на регулируемую величину в ОУ. Это устройство, непосредственно воздействующее на ОУ для поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону.

При исследовании динамических свойств системы регулирования по каналу задающего воздействия (вход — задающее воздействие , выход — регулируемая величина , возмущающее воздействие отсутствует или является постоянной величиной), систему автоматического управления удобно изображать упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 15.

При исследовании динамических свойств системы регулирования по каналу возмущающего воздействия (вход — возмущающее воздействие , выход — регулируемая величина , задающее воздействие является постоянной величиной) САР обычно изображают упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 16.

Для повышения устойчивости и улучшения динамических свойств системы управления в нее вводят корректирующие устройства (на рис. 14 не показаны). В зависимости от способов подключения корректирующие устройства делятся на последовательные и параллельные. С помощью последовательных корректирующих устройств происходит преобразование сигнала ошибки, и в управляющее воздействие вводятся составляющие, пропорциональные производной и интегралу от ошибки по времени. Параллельные корректирующие устройства (местные дополнительные обратные связи) подают сигнал с выхода элемента на вход одного из предыдущих. Функции корректирующих устройств могут выполнять компьютеры.

Рис.15. Структурная схема САР по каналу задающего воздействия

Рис. 16.Структурная схема САР по каналу возмущающего воздействия