Регулирование давления в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи ДСП-25Н5 (стр. 8 из 11)
На первом этапе настройки системы регулирования определяют желаемый вид переходного процесса. Наиболее общим критерием оптимальности является критерий минимума динамической ошибки. Когда для технологического процесса важна стабилизация процесса за заданное время, в качестве критерия выбирают степень затухания переходного процесса (переходной процесс с 20% перерегулированием). Если же необходимо исключить влияние регулирующего воздействия данной системы на другие переменные объекты, то выбирают апериодический переходной процесс, без перерегулирования.
Нам важно стабилизировать процесс за определённое заданное время (чтобы величина давления не превышала предельно допустимые значения), следовательно, выбираем процесс с 20% перерегулированием.
Одна из основных характеристик процесса регулирования – точность, оцениваемая значением статической ошибки, то есть остаточным отклонением регулируемой величины от заданного значения по окончанию переходного процесса. В реальных системах статическая ошибка не должна выходить за пределы, допускаемые технологией автоматизируемого процесса.
В практике автоматизации наибольшее распространение получили апериодические процессы и процессы с 20% перерегулированием.
Апериодические процессы применяются в тех случаях, когда не допускается перерегулирование, требуется минимальное время регулирования, а динамическое отклонение регулируемой величины от установившегося (заданного) значения может быть довольно большим.
Для нашего случая (регулирование давления в рабочем пространстве печи) время регулирования неважно (будет ли оно стремиться к минимуму или нет), а вот динамическую ошибку необходимо учитывать (необходимо стремиться к её уменьшению). Поэтому останавливаем свой выбор на переходном процессе с 20% перерегулированием.
На втором этапе определяют закон регулирования. Тип регулятора и закон управления (регулирования) выбирают в зависимости от технологических показателей, свойств ОУ, а также требований к качеству регулирования.
Свойства объекта управления в первом приближении могут быть оценены по отношению времени запаздывания τ к постоянной времени объекта Тоб: τ/Тоб.
Чем это отношение больше, тем задача автоматизации сложнее, и поэтому обычно:
при τ/Тоб < 0,2 выбирают позиционный регулятор;
при 0,2 ≤ τ/Тоб ≥ 1 выбирают регулятор непрерывного действия;
при τ/Тоб > 1 выбирают импульсный или цифровой регулятор.
Однако позиционные системы регулирования характеризуются автоколебаниями регулируемой величины, и если технология автоматизируемого процесса не допускает автоколебательного режима, то возможно применение регулятора непрерывного действия (например Р – 17).
Определим в нашем случае отношение τ к Тоб
(9)Следовательно, для осуществления регулирования выбираем регулятор непрерывного действия и у нас в системе не будет автоколебательного режима, которым характеризуется позиционный регулятор.
По графикам, приведённым на рисунке 7, выбираем простейший регулятор (закон управления) для процесса с 20% перерегулированием (график б). Простейший закон регулирования обеспечивает П – регулятор (пропорциональный регулятор). Проверяем по графикам, приведённым на рисунке 8, для статических объектов управления, обеспечит ли выбранный регулятор допустимое время регулирования tp; если не обеспечивает, то необходимо выбрать более сложный закон управления.
 |  |
Рисунок 7 - Динамические коэффициенты регулирования на статических объектах при процессах а – апериодическом, б – с 20% перерегулированием, в – с min
; 1 – И – регулятор, 2 – П – регулятор, 3 – ПИ – регулятор, 4 – ПИД – регулятор.Из рисунка 8 видно, что время регулирования при использовании П – регулятора в рассматриваемой системе составит ≈ 6с. Это не совсем нас устроит, так как необходимо, по крайней мере, 8с для осуществления процесса регулирования (рисунок 6).
Статическую ошибку, если выбран П – регулятор, находят по рисунку 9, и если она больше допустимой
, то вместо П – регулятора выбирают ПИ – регулятор. 
. Следовательно, 
, (10)| Типрегуля-тора | Вид объекта | Вид переходного процесса | ||
| апериодическийψ=1 | С 20% перерегулированим ψ=0,75 | С минимальной динамической ошибкой | ||
| П | с самовыравни-ванием |  |  |  |
| ПИ | с самовыравни-ванием |  Ти=0,6 Тоб |  Ти=0,7 Тоб |  Ти= Тоб |
| ПИД | с самовыравни-ванием |  Ти=2,4 ТобТд=0,4 Тоб |  Ти=2 ТобТд=0,4 Тоб |  Ти=1,3 ТобТд=0,5 Тоб |
| П | без самовыравни-вания |  |  | - |
| ПИ | без самовыравни-вания | Ти=0,6 τоб | Ти=3 τоб |  Ти=4 τоб |
| ПИД | без самовыравни-вания |  Ти=5 τобТд=0,2 τоб | Ти=2 τобТд=0,4 τоб | Ти=1,6 τобТд=0,5 τоб |
Определяем настройки регулятора
(11)где
– коэффициент передачи, % хода регулирующего органа / ед. регулируемой величины; Ти– время изодрома, с.