Меню

Функциональная структурная схема регуляторов



Структурные схемы автоматических регуляторов

Структурные схемы автоматических регуляторов — аналоговых и дискретных — с типовыми алгоритмами регулирования могут быть получены на основе известных в теории автоматического регулирования методов коррекции, когда желаемые динамические характеристики (алгоритмы) достигаются с помощью последова­тельных и параллельных корректирующих цепей (активных и пассивных) и обратных связей. В ряде случаев исполнительные меха­низмы также участвуют в формировании необходимого алгоритма.

На рис.5.1 изображены основные структуры, в соответствии с которыми построено большинство промышленных регуляторов с типовыми алгоритмами. На структурных схемах приняты следую­щие обозначения: 1 — преобразователь входной величины х; 2 — усилительное устройство; 3 — функциональная обратная связь; 4 — исполнительное устройство (механизм), сигнал, с выхода которого управляет объектом.

Преобразователь 1 может осуществлять демпфирование вход­ных сигналов, пропорциональных регулируемым параметрам, преобразование токовых сигналов в сигналы напряжения, суммирование нескольких входных сигналов, масштабирование, активную фильтрацию помех и т. д. В структурах (рис.5.1,а—в) формирование алгоритма осуществляется корректирующей обратной связью 3, охватывающей усилитель 2, и исполнительным устройством 4.

В структурной схеме на рис.5.1,а функциональная обратная связь 3 не охватывает исполнительное устройство 4, поэтому будем называть эту структуру структурой без обратной связи по положению исполнительного устройства. В регулирующих устройствах этого типа устройство 4 выполняется чаще всего в виде интегрирую­щего двигателя с преобразователем угла поворота (датчик положения), а его передаточная функция входит в передаточную функцию закона регулирования.

В отличие от этих регуляторов структуры на рис.5.1,б соответствуют так называемым регуляторам с обратной связью по положению исполнительного устройства. По правилам структурного преобразования схемы на рис.5.1,а, б могут быть сведены к одной из них, однако техническая реализация и свойства структур различны, что и делает необходимым их разделение.

В структурной схеме на рис.5.1,в исполнительное устройство охватывается жесткой обратной связью и носит название позиционера, так как его выходная величина — регулирующее воздействие μ— пропорциональна входному. Закон регулирования определяется блоками 2 и 3.

Читайте также:  Регулятор расхода fr12 33e

Рис. 5.1. Типовые структурные схемы промышленных регуляторов

В ряде промышленных регуляторов закон регулирования формируется суммированием отдельных составляющих, реализуемых блоками (2i (1) . 2i (n) ) (рис.5.1,г), каждый из которых может быть образован контуром из усилительного устройства 2 и функциональной обратной связью 3. Часто исполнительное устройство 4 в этих структурах является позиционером. В наиболее простых промышленных регуляторах (например, релейных) структурная схема на рис.5.1,г содержит лишь единственное усилительное звено 2 и отсутствует обратная связь 3.

6. Электронные элементы систем автоматики Электронные компоненты

К наиболее простым по выполняемым функциям элементам электронных средств автоматизации относятся резисторы, электрические конденсаторы, катушки индуктивности, коммутирующие устройства.

Каждый из элементов характеризуется определенными количественными показателями, которые называются функциональными параметрами. Значения функциональных параметров, предусмотренные техническими условиями на данный элемент, называются номинальными или просто номиналами. Допустимые отклонения от номиналов зависят от класса точности деталей. Цена однотипных деталей различного класса точности может отличаться на 50 % и более.

Электронные элементы обеспечивают нормальное функционирование аппаратуры при соблюдении определенных условий их эксплуатации, т. е. определенного рабочего режима. Режим может определять до­пустимые рабочие температуры, токи, напряжения, выделяемую мощность и т. д.

Согласно ГОСТ 16962—71 влияние на элементы внешней среды (температуры, влажности, пыли, радиоактивного облучения) оцениваются двумя показателями: прочностью (способностью элементов выдерживать без существенного изменения их параметров длительные механические нагрузки) и устойчивостью (способностью элементов сохранять параметры в условиях климатических воздействий и после них). Устойчивость того или иного функционального параметра к изменениям температуры оценивается температурным коэффициентом.

Источник

Функциональная схема регулятора

Функциональная схема регулятора (Рис.7.1) состоит из следующих элементов

Рис. 7.1 Функциональная схема регулятора.

Д – датчик; ЗД – задатчик; ИБ — измерительный блок; КУУ — командно-усилительное устройство; ИМ – исполнительный механизм; УОС – устройство обратной связи; РО – регулировочный орган.

Читайте также:  Регуляторы кондиционера шкода рапид

Датчик (Д) — первичный прибор, который служит для измерения регулируемой величины и преобразования ее в сигнал , поступающий на измерительный блок (ИБ). В качестве измерительных устройств теплотехнических первичных приборов используется термопары, термометры сопротивления, манометрические пружины и мембраны, дифманометры и др.

Преобразование сигнала регулируемой величины в осуществляется с помощью специальных преобразователей, для их унификации. При этом унифицированный сигнал рассчитан на многократное использование в нескольких приборах и регуляторах одновременно. Применение датчиков с унифицированным выходным сигналом предусматривается государственной системой приборов, например, , , , , для электрических сигналов, для пневматических и для гидравлических сигналов.

Требования к датчикам промышленных регуляторов:

1) направленность действия — изменение выходного сигнала датчика не должно оказывать действие на значение входного сигнала;

2) высокая чувствительность и малая инерционность;

3) Линейность статической характеристики;

4) высокая надежность – отказ в работе может привести к отказу и ложным срабатываниям АСР.

Датчики устанавливаются непосредственно на объектах регулирования, часто находясь в контакте с измеряемой средой, поэтому они должны обладать высокой устойчивостью к термическим и механическим воздействиям, вибрации и коррозии.

Задатчик ручного управления (ЗД) – предназначен для формирования сигнала, соответствующего заданному значению регулируемой величины. Его выходной сигнал так же формируется унифицированным, как и выходной сигнал датчика. Например, если датчик имеет на выходе напряжение постоянного тока, то и с выхода задатчика должно поступать напряжение постоянного тока.

Конструктивно задатчик может быть встроен в ИБ регулятора или установлен отдельно на щите управления.

Требования к задатчикам: высокая стабильность выходного сигнала, достаточный диапазон изменения сигнала, позволяющий компенсировать постоянную составляющую регулируемой величины.

Композиционно структура регулятора определяется наличием следующих элементов:

— измерительный блок (ИБ), на который поступают сигналы от датчика регулируемого параметра и задатчика. В ИБ происходит сравнение этих двух сигналов, их алгебраическое суммирование;

Читайте также:  Право как социальный регулятор это прежде всего инструментальная ценность егэ

— командно-усилительное устройство (КУУ), предназначенное для усиления выходного сигнала ИБ до значений, необходимых для управления исполнительным механизмом;

— устройство обратной связи (УОС) — внутренняя отрицательная обратная связь для стабилизации процесса регулирования. Сигнал на УОС поступает либо от КУУ, либо от исполнительного механизма;

— исполнительные устройства регуляторов (ИМ), предназначенные для перемещения регулировочных органов, с которыми они сочленены посредством механической передачи.

Формирование законов регулирования осуществляется на основе статических и динамических свойств трех элементов регулятора: КУУ, УОС и ИМ, при этом стремятся реализовать законы регулирования так, чтобы их описание стало возможно линейными дифференциальными уравнениями.

К числу реализуемых законов регулирования в теплоэнергетике относят:

— пропорциональный закон регулирования, П – закон;

— интегральный закон, И – закон;

— пропорционально — -интегральный закон, ПИ – закон;

— пропорционально – дифференциальный закон, ПД – закон;

— пропорционально – интегрально — дифференциальный закон, ПИД — закон;

Действие регулятора всегда направленно в сторону противоположную отклонению регулируемого параметра, поэтому в уравнениях, описывающих законы регулирования, регулирующее воздействие в сторону объекта регулирования всегда со знаком действия, противоположным отклонению регулируемой величины.

Источник