Контур регулирования температуры

КОНТУР  РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Данная  система относится к системам автоматического регулирования.

Регулирование – частный случай управления. Поддержание  параметра постоянным или изменение  его по заданному закону – это  регулирование. 

По принципу действия составляющих элементов САР относится к непрерывной. Системой непрерывного действия  или непрерывной системой называется такая система, в каждом из звеньев которой непрерывному изменению входной величины во времени соответствует непрерывное изменение выходной величины. При этом закон изменения выходной величины во времени может быть произвольным, в зависимости от формы изменения входной величины и от вида уравнения динамики (или характеристики) звена.  

По принципу регулирования САР действует  по отклонению. САР по отклонению замкнута, поскольку сигнал с выхода объекта поступает на регулятор, а с него на вход объекта.  Здесь имеется обратная связь. Обратная связь, когда сигнал с выхода объекта возвращается регулятором на его вход с обратным (по отношению к возмущающему воздействию) знаком.

Подключение регулятора к объекту по принципу отрицательной обратной связи придает  САР по отклонению ценное свойство: регулятор воздействует на объект таким образом, чтобы устранить погрешность регулирования  независимо от того, какими возмущениями она вызвана. Какая бы причина не влияла, регулятор все компенсирует.

Недостатки  САР по отклонению: возмущающие и  регулирующие воздействия проявляются  в виде изменения регулируемого  параметра не сразу, а по истечении  некоторого промежутка времени, который зависит от свойств объекта. Для компенсации своего отставания регулятор должен форсировать регулирующее воздействие, в результате чего через некоторое время регулируемый параметр отклонится в противоположном направлении. Т. е. регулируемый параметр совершает колебания относительно своего заданного значения. Если колебания незатухающие, САР называется неустойчивой, а значит неработоспособной. 

Задача, которую решает САР – стабилизация. Стабилизирующая система – система, поддерживающая постоянное значение управляемой величины при изменяющихся возмущающих воздействиях. Управляющее устройство такой системы иногда называют регулятором, а саму систему – системой автоматического регулирования. 

В данной САР используется позиционный автоматический регулятор. Это самый широко распространенный тип регулятора. Причина популярности в его простоте при удовлетворительном качестве регулирования. Этот регулятор описывается зависимостью выходного сигнала управления от входного сигнала, представленной на диаграмме.  Регулятор типа 1 применяется для управления объектами с исполнительным устройством типа «нагреватель»:  наличие сигнала управления приводит к увеличению измеренного сигнала, регулятор типа 2  - для управления объектами с исполнительным устройством типа «холодильник»: наличие сигнала управления приводит к уменьшению измеренного сигнала. Принцип действия регулятора типа 1 (типа 2 аналогично)  заключается в том, что он полностью включает управляющее воздействие, если измеренный сигнал меньше заданного, и полностью выключает, если сигнал больше.

Типичный  временной график измеренного сигнала в объекте, который управляется позиционным регулятором, показан на рисунке.

Принципиально важны два обстоятельства. Во-первых, при управлении объектом с помощью  позиционного регулятора всегда присутствуют колебания измеренного сигнала по причине инерционности отдельных элементов, входящих в контур управления. Во-вторых, величина этих колебаний и период не зависят от регулятора, а полностью определяются конструкцией и параметрами объекта управления, измерительного датчика и исполнительного устройства. Применение позиционного регулятора дает хорошие результаты, если:

- инерционность  датчика и исполнительного устройства  значительно меньше инерционности  объекта управления;

- транспортное  запаздывание отсутствует;

- мощность  управляющего воздействия соответствует объекту управления.    

Для того, чтобы не было частых срабатываний и/или ложных срабатываний от воздействия  помех («дребезг контактов»), в регулировочную характеристику позиционных регуляторов  вводят зону возврата. Это соответствующим образом увеличивает колебания измеренного сигнала, но снижает износ оборудования (реле, пускателей, приводов и проч.).