Принцип разомкнутого регулирования

Принципы регулирования

В настоящее время находят применение три фундаментальных принципа регулирования – по разомкнутому циклу, по возмущению и по отклонению.

Операции управления, которые относятся к поддержанию или изменению показателей процесса называются регулированием. Операции, выполненные без контроля результата, называются разомкнутым регулированием.

Удобно рассмотреть работу системы, использующей принцип разомкнутого регулирования, на примере. Пусть в каком-либо помещении необходимо поддерживать постоянной заданное значение температуры Θ_з в любое время года и суток (рис.I.2).

Это непростая задача, ибо на температуру Θ в помещении в силу его не герметичности, оказывает влияние температура окружающей среды Θ_с, которая может изменяться в широких пределах. Регулировать температуру в помещении 1 предполагается с помощью нагревательного устройства 2, которое сжигает топливо, поступающее в 2 по трубопроводу (рис. I.3).

Рис.I.3. Разомкнутая САР температуры.

Количество топлива, поступающего в 2 (а, следовательно, и температура в помещении Θ), определяется степенью перекрытия трубопровода заслонкой 3, управляемой регулятором 4.Температура окружающей среды Θ_с меняется во времени непредвиденным заранее образом в достаточно широком диапазоне. Однако известный обычно (или экспериментально полученный) статистический материал по температуре окружающей среды для любого момента времени года и суток и потребное значение Θ_з могут быть заложены в память регулятора 4. Последний, учитывая кубатуру помещения, степень его не герметичности, теплотворную способность топлива и т.п., вырабатывает сигнал на открытие или прикрытие заслонки 3, обеспечивая по возможности уменьшение величины ошибки регулирования (рассогласования): DΘ = Θ_з – Θ_с.

Функциональная схема разомкнутой САР температуры представлена на рис. I.4.

Рис. I. 4. Функциональная схема разомкнутой

САР температуры.

На рисунке обозначено:

Z_з – требуемое значение регулируемой величины (выше было обозначено Θ_з);

Z – текущее значение регулируемой величины (Θ);

f - внешнее возмущающее воздействие (Θ_с);

u – сигнал, характеризующий перемещение заслонки;

х – сигнал, характеризующий количество топлива, поступающего в нагревательное устройство;

1 – объект регулирования (помещение; сюда же для упрощения отнесено и нагревательное устройство);

3 – заслонка;

4 – регулятор.

На рис. I.4 для простоты указано только одно возмущающее воздействие (f º Θ_с), хотя в данной системе их может быть несколько (например, отличие теплотворной способности топлива от расчетной, изменение степени герметичности и др.).

Преимуществом разомкнутой системы регулирования является ее простота, однако точность регулирования весьма мала. Это именно и объясняется тем, что система разомкнута, т.е. на регулятор не поступает с выхода системы информации о регулируемой величине Z º Θ. Отсюда следует, что регулятор, не располагая данными об эффективности регулирования, т.е. величине рассогласования

∆ Z = Z₃ – Z,

которая, из-за наличия неучтенных возмущающих воздействий может быть весьма существенной, не сможет подкорректировать управляющий сигнал u в зависимости от величины DZ. Следовательно, разомкнутые системы управления целесообразно применять тогда, когда возмущающие воздействия незначительны, а требования к точности регулирования невысоки.