ВК выполняет следующие функции:
1. Сбор информации для уточнения ММ.
2. Рассчитывание технических и технико-экономических показателей.
3. Контроль работы системы.
4. Связь с АСУТП более высокого уровня.
Следовательно, система существенно зависит от человека–оператора.
2.3.2 АСУТП с функционированием в режиме “советчика”
В данном случае нет связей 13 и 14.
ВК рассчитывает возможные варианты решения (уставки), которые предлагаются оператору. Оператор анализирует их и выбирает более рациональную уставку.
В такой системе влияние оказывает субъективный фактор человека–оператора.
2.3.3 АСУТП с супервизорным управлением
В данном случае используется функциональная связь 13, а 14 отсутствует.
ВК рассчитывает уставки локальным регулятором (7). Человек–оператор, находясь вне основного контура, контролирует работу системы и вмешивается в процесс по мере необходимости.
2.3.4 АСУТП с непосредственным цифровым управлением
В данном случае используется функциональная связь 14, а 13 отсутствует.
ВК рассчитывает не уставки, а необходимые управляющие воздействия на объект, которые реализуются исполнительными устройствами (8). При этом локальные регуляторы, выносящиеся за пределы контура, являются дополнительными.
2.35 Комбинированные АСУТП
Пример — смотри ДЗ.
Раздел 3. Локальные оптимизаторы и регуляторы
3.1 Обобщенная структура локального оптимизатора САУ. Проблемы управления
1 — управляемая система; 2 — управляющая система.
Пусть известны:
1. Цель управления (Е) в виде показателя — функционала.
(1)2. Математическая модель в виде системы дифференциальных уравнений
(2)3. Ограничения:
(3)Изменение векторов состояния
, управления ограничено замкнутыми областями А и В, которые в свою очередь являются составляющими соответственно пространств состояний Х и управления Y.Тогда: Проблема управления состоит в определении такого вектора управления
, который обеспечивал бы экстремум функционала (1) при известных ММ (2) и ограничениях (3). — многомерные векторные функции соответствия — состояния; — управления; — наблюдения; — возмущения.То есть
, — переменные состояния. — наблюдаемые переменные, то есть переменные состояния, информация об изменении которых поступает в управляющую систему.Лекция №3. 18.02.2003
— управляющие воздействия (уставки). — возмущающие воздействия.3.2 Обобщенная структура локального регулятора САР. Проблемы управления.
1 — объект регулирования;
2 — регулятор (контроллер);
3 — устройство сравнения.
— вектор регулирования; — регулирующее воздействие. — вектор ошибки.В данном случае:
1.
— известен.2.
3. Показатель точности
Тогда: Проблема регулирования состоит в определении такого вектора регулирования
(алгоритма), который обеспечивал бы минимум n частных показателей эффективности , каждый из которых зависит от одной из составляющих вектора ошибки, при изменяющихся связях (2) и ограничениях (3).Задача регулирования — это частный случай проблемы управления, а локальный регулятор является объектом локального оптимизатора (смотри Рисунки №№1, 2).
3.2.1 Типовая функциональная схема локального регулятора. Состав элементов
— источники энергии.1 — преобразующее устройство;
2 — последовательное корректирующее устройство (аналоговое или цифровое (микропроцессор)) (придаёт системе требуемые свойства);
3 — усилительное устройство;
4 — исполнительное устройство;
5 — параллельное корректирующее устройство (включается встречно-параллельно и охватывает звенья подсистемы с наиболее неблагоприятными свойствами);
6 — объект регулирования;
7 — элемент (устройство) главной обратной связи;
8 — местная обратная связь;
9 — главная обратная связь.
Локальные регуляторы содержат в своей структуре измерительные, усилительные, исполнительные и корректирующие устройства. Пример системы: смотри ДЗ.
Следовательно, САР — замкнутая динамическая система использования получающихся сигналов для управления источниками энергии, стремящаяся сохранить в допустимых пределах ошибки между требуемыми и действительными значениями регулируемых переменных путем их сравнения.
3.2.2 Основные типы локальных регуляторов
Множество локальных регуляторов можно упорядочить по различным признакам:
Во-первых, в зависимости от характера информации, используемой в регуляторе:
1.) С регулированием по разомкнутому циклу (по возмущениям).
Проблема состояла в определении регулирующего воздействия.
Здесь регулятор настраивается в зависимости от основного возмущения
.“+”: высокое быстродействие, так как регулятор настраивается сразу по возмущению, а не так, как в случае регулирования по замкнутому циклу.
“–”: трудность программирования регулятора на возможные возмущения, следовательно, невысокая точность.
2.) С регулированием по замкнутому циклу (по отклонениям).
“+”: в независимости от причин появления ошибки
, система работает по принципу её (ошибки) компенсации.“–”: быстродействие ниже, чем в случае с регулированием по разомкнутому циклу.
3.) С регулированием по комбинированию.
Объединение случаев регулирования по разомкнутому циклу и по замкнутому циклу.
Во-вторых, в зависимости от уставки
:1.) Системы стабилизации
.2.) Программные системы
, причём — известно.3.) Следящие системы
, причём — заранее неизвестная функция.В-третьих, в зависимости от размерности n вектора состояния
:1.) Одномерные n = 1.
2.) Двумерные n = 2.
3.) Многомерные n = 3.
В-четвёртых, в зависимости от количества контуров в системе:
1.) Одноконтурные (используется только главная обратная связь, нет местных связей).
2.) Двухконтурные (используются одна главная и одна местная обратные связи).
3.) Многоконтурные (используются одна главная и много местных обратных связей).
В-пятых, в зависимости от установившегося значения ошибки:
1.) Статические
.2.) Астатические
.Систему называют астатической по управляющему (или возмущающему) воздействию, если при подаче на вход постоянного управляющего (или возмущающего) воздействия ошибка в установившемся состоянии не зависит от величины этого воздействия и равна нулю.
Сравнить рисунки 24 и 26 методических указаний.