Разработка автоматической системы управления водогрейным котлом КВГМ-100 (стр. 9 из 22)
Алгоритм формирует сигнал рассогласования и осуществляет пропорционально–интегрально–дифференциальное (ПИД) преобразование этого сигнала.
Сигнал рассогласования формируется как разность между суммой трех входных сигналов и сигналом задания. Суммирование входного сигнала осуществляется с помощью двух сумматоров.
Сигнал рассогласования равен:
(1.10)Сигнал задания хздн находится в диапазоне
102,3 %, поэтому суммарный сигнал двух сумматоров также не должен выходить за этот диапазон.ПИД-преобразование выполняется в соответствии с передаточной функцией:
(1.11)На входе ПИД-звена вводится зона нечувствительности
и сигнал рассогласования инвертируется. При 
сигнал на входе ПИД-звена равен нулю; при 
на вход ПИД-звена поступает сигнал, равный 
.На выходе ПИД-звена установлен стандартный ограничитель. При достижении порога ограничения интегрирование в ПИД-звене прекращается и выходной сигнал интегратора "замораживается".
Параметры настройки.
· k2 – k5 – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 5 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;
· H1, H2 – уровни ограничения выходного сигнала. Соответственно по минимуму и максимуму;
· Н3,Н4 – соответственно порог срабатывания нуль-органа и гистерезис;
· Δ – зона нечувствительности;
· Ти,Тд – постоянные времени соответственно интегрирования и дифференцирования;
· Тм – коэффициент, обычно устанавливаемый равным времени перемещения исполнительного механизма, соответствующего 100%-му изменению регулируемого параметра;
· Тк – постоянная времени динамической балансировки алгоритма.
РИС (11) – ПИД импульсный стандартный.
Алгоритм формирует сигнал рассогласования и совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости приближенно выполняет ПИД-преобразование этого сигнала.
Сигнал рассогласования формируется как разность между суммой пяти входных сигналов Х1 – Х5 и сигналом задания.
Суммирование входных сигналов осуществляется с помощью двух сумматоров. Первый сумматор стандартный, но без фильтра. Выходной сигнал второго
(1.12)Свойства второго сумматора аналогичны свойствам первого за исключением того, что суммируются лишь два входных сигнала. Сигнал рассогласования равен:
(1.13)Сигнал задания xздн находится в диапазоне ±102.3%, поэтому суммарный сигнал двух сумматоров также не должен выходить за этот диапазон.
Алгоритм содержит ПДД2-звено, имеющее передаточную функцию:
(1.14)Что совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости дает передаточную функцию вида:
(1.15)Тм и Тм,0 – соответственно, установленный оператором коэффициент, определяющий полное время перемещения исполнительного механизма, и действительное время, с которым работает исполнительный механизм. Полное время перемещения исполнительного механизма – время его включения, которое приводит к 100%-му изменению регулирующего параметра. Обычно Тм=Тм,0. При этом, устанавливаемый оператором коэффициент kп характеризует действительный коэффициент пропорциональности регулятора. В противном случае значение коэффициента пропорциональности равно kпТм/Тм,0.
На входе ПДД2-звена сигнал инвертируется и вводится зона нечувствительности. Имеется возможность установить четыре дискретных значения минимальной длительности импульса tи мин, которая зависит от произведения двух параметров Δ и Тм и определяется из таблицы 4.
Таблица 4.
| δ = Δ х Тм, % х с | Tи мин, с |
| 0 <δ ≤25.6 | 0.12 |
| 25.6 < δ ≤ 51.2 | 0.24 |
| 51.2 < δ ≤ 76.8 | 0.36 |
| δ > 76.8 | 0.48 |
Если выбирается Тм=Тм,0 , то при любых значениях δ ≥ 12 "автоматически" устанавливается максимально допускаемая длительность минимального импульса, при которой отсутствуют автоколебания в замкнутой системе в режиме одного включения. Если δ < 12, автоколебания возможны в режиме одного включения.
Алгоритм РИС имеет нуль-орган, может работать в режиме дистанционного управления и переходить в отключенное состояние. В данном алгоритме отсутствует звено балансировки узла дистанционного управления. В связи с этим при переходе на дистанционный режим выходной сигнал алгоритма скачком принимает значение сигнала на входе 6. В данном алгоритме предусмотрена возможность динамической и статической балансировки алгоритма. Балансировка производится при отключении алгоритма, что имеет место в одном из режимов ДИСТ, РУЧН, СЛЕЖ. В отключенном состоянии звенья Д и Д2 обнуляются, поэтому после включения алгоритма при постоянном сигнале рассогласования и в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости, алгоритм ведет себя как интегрирующее звено.
Параметры настройки.
· k2 – k5 – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 5 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;
· Н3,Н4 – соответственно порог срабатывания нуль-органа и гистерезис;
· Δ – зона нечувствительности;
· Kп – коэффициент пропорциональности;
· Ти,Тд – постоянные времени соответственно интегрирования и дифференцирования;
· Тм – коэффициент, обычно устанавливаемый равным времени перемещения исполнительного механизма, соответствующего 100%-му изменению регулируемого параметра;
· Тк – постоянная времени динамической балансировки алгоритма.
РИН (12) – ПИД импульсный с нуль-органом.
С учетом особенностей, присущих алгоритмам импульсного регулирования, алгоритм РИН соответствует алгоритму РАН.
СЛЖ (23) – слежение.
Алгоритм отслеживает сигнал
, образованный разностью между суммой трех входных сигналов и сигнала задания. Входные сигналы суммируются с помощью стандартного сумматора.Функция слежения заключается в следующем. В установившемся режиме сигнал у на входе звена слежения равен сигналу
. Если сигнал 
изменится, причем скорость этого изменения будет больше скорости слежения, равной 100/TI [%/мин], сигнал у начнет изменяться с постоянной скоростью 100/T1 [%/мин], стремясь сравняться с сигналом . Если скорость изменения сигнала меньше скорости слежения, сигнал у в каждом цикле успевает сравняться с сигналом и поэтому сохраняется равенство у = .На выходе звена слежения установлен стандартный ограничитель.
Параметры настройки.
· k2 – k3 – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 3 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;
· k5 – коэффициент, определяющий степень автоподстройки параметра TI;
· H1, H2 – уровни ограничения выходного сигнала. Соответственно по минимуму и максимуму;
· Н3,Н5 – соответственно пороги срабатывания двух пороговых элементов;
· H4 – гистерезис, одинаковый для обоих пороговых элементов;
· TI – постоянная времени фильтра;
· Т4, Т5 – постоянные времени звеньев динамической балансировки соответственно алгоритма и узла дистанционного управления.
КОР (34) – корень квадратный.
Алгоритм выполняет операцию извлечения корня из двух сигналов, сформированных каналами a и b. Извлечение корня из положительных сигналов выполняется по формуле:
(1.16)где у – выходной сигнал алгоритма; хa, хb – сигналы соответственно по каналам a и b; все сигналы выражаются в процентах.
Извлечение корня из отрицательного числа выполняется по формуле:
(1.17)Таким образом, при стопроцентном сигнале по одному из каналов и при нулевом сигнале по другому каналу выходной сигнал алгоритма также равен 100 %
Параметры настройки.
· k2 – k5 – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 5 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;