Подставляя относительные величины

Подставляя относительные величины

 

.

Получим:

(9)

 

Разделив все на F₀Q₀, получим:

 

,

(10)

где - постоянная времен и объекта,

- коэффициенты усиления по каналам,

Используя прямое преобразование Лапласа, запишем уравнение в операторной форме:

 

(11)

 

Передаточные функции по каналам:

 

 

Уравнению (3) соответствует структурная схема:

 

Рис.7

 

Пример 2. [18] Составить дифференциальное уравнение системы, образованной двумя баками (рис.8), приняв в качестве входной величины изменение расхода жидкости на притоке Q₁, а выходной - изменение уровня h₂ во втором по ходу жидкости баке.

Рис.8

 

Площади поперечного сечения баков S₁ и S₂.

Допустим, что при малых отклонениях от исходного состояния равновесия расход Q₂ между баками пропорционален разности уровней h₁ и h₂, а расход О₃ не зависит от уровня h₂. Из условия материального баланса для баков получим:

(12)

 

Учитывая, что получим

(13)

Продифференцируем по времени второе уравнение, учитывая, что Q₃ = const

 

(14)

 

Определив из (13)

 

и подставив в (14), получим:

 

или

 

.

(15)

 

Пример З. Теплообменник смешения (рис. 9).

Рис.9

 

В теплообменнике регулируется температура паров продукта изменением количества холодной жидкости, подаваемой в теплообменник.

Обозначим:

Qs – количество тепла, поступающего в теплообменник с парами, ккал/мин;

Qx – количество тепла, поступающего в теплообменник с холодной жидкостью, ккал/мин;

Qa – количество тепла, уходящего из теплообменника с парами, ккал/мин;

Θ – температура паров на выходе из теплообменника в °С;

Gп – весовое количество паров, проходящих через теплообменник в кг/мин;

G – весовое количество паров, содержащихся в теплообменнике в кг.

В стационарном состоянии приток и расход тепла равны и температура остается постоянной. В случае изменения какого - либо количества тепла или одновременно всех количеств температура будет изменяться

 

,

(16)

 

где А - тепловая емкость объекта в ккал /°С.

Положим, количество паров Gп, поступающих в теплообменник, и их температура остаются постоянными, т.е. Qs = 0, изменяется лишь количество тепла Qx, поступающего в теплообменник с холодной жидкостью. Тогда

 

.

(17)

 

Количество тепла, уходящего из теплообменника с парами, пропорционально количеству и их температуре, т.е.

 

,

где С – удельная теплоемкость в ккал/кг∙°С,

ΔΘ – отклонение температуры.

Тогда

.

(18)

Умножим и разделим члены левой части уравнения на заданное значение температуры Θн, и все уравнение разделим на номинальное значение теплоты qхн.

,

(19)

или

где – постоянная времени, в минутах,

– степень самовыравнивания,

Пример 4. Резервуар для газа.

В аппарат V м подается газ под давлением Рн (Па) (рис.10). Из аппарата газ выходит в количестве Fp (кг/с) под давлением Р (Па). На линиях притока и расхода устанавливают вентили, площади переходных сечений которых равны Апр и Ар, м². Выходной величиной аппарата являются изменения давления Р, а входными переменными - изменение площадей А1, А2, и давления Рн.

Рис.10

Передаточные функции по каналам Z→Y, Xпр→Y, Xp→Y получаются в виде:

 

(20)

 

где

R – газовая постоянная,

Тг – абсолютная температура газа.

 

Пример 5. Теплообменник.

Жидкий продукт нагревается насыщенным паром (расход - Fп, кг/с) до температуры Тж, °С. Расход продукта через теплообменник равен Fж, его температура на входе Т'ж, удельная теплоемкость Сж, Дж/(кг∙град). Выходной величиной теплообменника является изменение Тж, входные величины - изменение расхода пара Fп, расход жидкого продукта Рж, и его температура Тж. (рис. 11).

Рис.11

 

Передаточные функции теплообменника находятся в виде:

по каналу X →Y

 

.

(21)

 

по каналу X₁ → Y

.

(22)

по каналу Z → Y

(23)

где

Wж – масса жидкости в теплообменнике, кг,

Wcт – масса теплопроводящих стенок, кг,

А – суммарная поверхность стенок, м ²,

Сст – теплоемкость стенок.

Отсюда,

 

(45)

 

Если объект обладает запаздыванием, то коэффициенты Нк, Тк определяются по переходной функции, из которой выделено чистое запаздывание.

.

(46)

 

При расчете удобно пользоваться таблицей по форме:

 

t(c)
h(t)
h1(t)
lg|h1(t)|
H1e^-t/T
h2(t)
lg|h2(t)|

 

3.2.5. Определение передаточной функции объекта методом площадей

 

Одним из наиболее удобных методов расчета передаточных функций по кривой разгона с использованием ЭВМ является метод "площадей".

Рассмотрим функцию h(t), которая получена из экспериментальной
переходной функции объекта исключением чистого запаздывания и нормировки. Пусть h(0) = h'(0) = 0.

Обычно выражение для передаточной функции ищут в виде одной из трех математических моделей:

	(47)
	(48)
	(49)

Выражение , обратное передаточной функции модели, можно разложить в ряд по степени р

 

(50)

 

Очевидно, что для модели (47) a₁ = S₁, a₂ = S₂, а₃ = S₃; для модели (48) a₁ = S₁, a₂ = S₂; для модели (49) коэффициенты b_i, a_i, i = 1,2,3... связаны с коэффициентами S_i системой уравнений

 

(51)

 

Коэффициенты S_i связаны с переходной функцией h(t) соотношениями:

,
,
,	(52)
.

 

Моментом i - го порядка функции (1 - h(t)) называется несобственный интеграл

 

.

(53)

 

Тогда формулы для S можно переписать:

 

,
,
,	(54)
.

 

Таким образом, определив по графику h(t) значение моментов M_i методом численного интегрирования и вычислив величины S_i, можно найти значения коэффициентов передаточной функции.

Выбор вида передаточной функции производится из следующих соображений: если коэффициенты S₁, S₂, S₃ положительны, то задаются моделью (47) или (48). Если хотя бы один из них отрицателен - моделью (49).

Ниже приведен пример программы расчета значений коэффициентов S_i, i = 1...4, составленной на алгоритмическом языке Бейсик [9]. В программе N - число координат передаточной функции; X -шаг Δt во времени; P(I) - значение ординат функции h(t). Вычисление моментов M_i, i = 0....3 производятся по дискретным значениям переходной функции по формулам трапеций.

 

010 READ N,X

020 DIM P[30]

030 DIM Z[30]

040 LET M0 = M1 = M2 = M3 = M4 = 0

050 FOR I = I TO N

060 READ P[I]

070 LET Z [I] = (1 - P[I]) ∙ X

080 LET M1 = M0 + Z[I]

090 LET T = (I-1)∙X

100 LET M1 =M1 + Z[I]∙T

110 LET M2 = M2 + Z[I] ∙ Т – 2

120 LETM3 = M3 + Z[I]∙T-3

130 NEXT I

140 LET S1 = M0-Z[I]/2

150 LET S2 = S1 - 2 - M1

160 LET S3 = S2 ∙ M0 - S1 ∙ M1 + M2 / 2

170 LET S4 = S3∙M0 - S2∙M1 + S1∙M2/2 - M3/6

180 PRINT " S1 = ", S1," S2 = ", S2

185 GOTO 190

190 PRINT " S3 = ", S3," S4 = ",S4

200 DATA 23,1

210 DATA 0,2.00000E - 02,.12,.24,.35,.45,.55,.62,.69,.76,.79

220 DATA.83,.87,.89,.92,.94,.95,.96,.97,.98,.99,.99, 1

230 END

 

READY

Перед обращением к программе из экспериментальной кривой
разгона необходимо определить время чистого запаздывания τ, затем
провести дискретизацию по времени Δt и нормировку путем деления
всех ординат на величину Y(N). Шаг квантования выбирается таким,
чтобы между соседними отсчетами переходная формула была близка к
прямой. Число отсчетов N обычно 25…30.

В заключение проверяется точность аппроксимации. Обычно принимают, что модель адекватна объекту, если разность между ординатами нормированных передаточных функций модели и объекта не превышает 0.05…0.07.

 

4. Выбор регулятора

 

4.1. Выбор типа регулирования

 

Тип регулирования выбирается с учетом свойств объекта и заданных параметров переходного процесса. К параметрам переходного процесса могут предъявляться различные требования. В одних случаях оптимальным является процесс с минимальным значением динамической ошибки, в других - с минимальным значением времени регулирования и т.д. Обычно выбирают один из трех типовых переходных процессов: граничный апериодический, с 20% перерегулированием, с минимальной квадратичной площадью отклонения.

Граничный апериодический процесс характеризуется отсутствием перерегулирования, минимальным общим временем регулирования и наименьшим воздействием регулятора на объект (что вызывает наибольшее отклонение регулируемой величины от заданного значения). Такой переходный процесс используется в качестве оптимального при значительном влиянии регулирующего воздействия на другие технологические величины объекта, чтобы свести их отклонение к минимуму.

Процесс с 20% перерегулированием характерен большей величиной воздействия регулятора и меньшим отклонением, при этом время регулирования несколько возрастает. Этот процесс выбирают в качестве оптимального, когда допустимо небольшое перерегулирование.

Процесс с минимальной квадратичной площадью отклонения обладает значительным перерегулированием (до 40%), большим временем регулирования и наименьшей величиной динамической ошибки.

Ориентировочно характер действия регулятора определяется по отношению запаздывания τ к постоянной времени объекта Т.

При выбирается позиционное регулирование.

При выбирается непрерывное регулирование, либо импульсное.

При применяют многоконтурные системы регулирования и принимают меры по компенсации влияния запаздывания.

Более подробно вопрос выбора типа регулятора рассмотрен в [21], где приведены необходимые алгоритмы и таблицы.

 

4.2. Выбор закона регулирования

 

В зависимости от типа уравнения связывающего величину отклонения регулирующей величины ε(t) и перемещение регулирующего органа Y(t) различают следующие законы регулирования.

Откуда

 

.

(122)

В этом случае характеристическое уравнение системы имеет вид:

 

.

(123)

На рис.43 приведены графики переходных процессов ПИ - регулятора (1) и регулятора Смита (2).

 

Рис.43

 

К недостаткам регулятора Смита, кроме сложности в его реализации, относится высокая чувствительность к параметрам настройки модели. Ошибки в настройке модели, вызванные неточными априорными знаниями о характеристиках объекта или нестационарностью его свойств, могут привести не только к ухудшению качества, но и к потере устойчивости.

Теоретически запаздывание может быть скомпенсировано полностью введением в контур регулирования прогнозирующего звена с передаточной функцией е^pΔt (рис.44).

Рис.44

В общем случае сигнал ошибки регулирования ε(t) содержит детерминированную Е(t) и случайную ξ(t) составляющие

 

.

(124)

 

Согласно теории фильтрации, можно построить фильтр, оптимальным образом выделяющий детерминированную составляющую из шума. Переходная функция такого фильтра [4]:

 

.

(125)

 

где Ве(jω), Bξ(jω) - энергетические спектры сигнала и шума. На выходе фильтра присутствует только детерминированная составляющая ошибки регулирования Е(t). Прогноз этой функции на время ΔT-E(t+ΔT). Изображение по Лапласу этих функций соответственно Z[E(t)], Z[(t+ΔT)].

Сдвиг функции по времени на AT соответствует умножению ее изображения на е^pΔT, т.е.

 

.

(126)

 

Раскладывая ее в ряд Тейлора, имеем:

 

 

Переходя от изображения к оригиналам, получим:

 

.

 

Таким образом, будущее значение функции Е(t) связано с настоящими параметрами через взвешенную сумму производных. При отсутствии помех () и при бесконечной дифференцируемости процесса бесконечный ряд Тейлора для этого процесса является оптимальным оператором прогнозирования на любой интервал времени ΔT, независимо от вида энергетического спектра сигнала.

Структурная схема прогнозирующего фильтра изображена на рис.45.

 

Рис.45

Коэффициенты r_i близки к коэффициентам ряда Тейлора.

При медленных процессах Е(t) сложно реализовать аналоговые схемы вычисления производных Е(t). В этом случае целесообразно перейти от непрерывной функции к ее отсчетам в дискретные моменты времени, а производные заменить приращениями

 

(127)

 

Если использовать только первую производную, то прогнозируемое на ΔT значение функции будет равно:

 

.

(128)

 

Если использовать две производные, то

 

(129)

 

Прогнозируемая таким образом функция Е(t) будет дискретной. Если в контуре управления задействована ЭВМ, то численные результаты прогноза могут быть использованы непосредственно. Если же необходимо вернуться к аналоговой форме сигнала, то это можно сделать, используя интерполяционный ряд Котельникова [8].

 

 

Близкий к оптимальному результат дает применение цифроаналогового преобразователя с последующей низкочастотной фильтрацией.

Операцию фильтрации сигнала при дискретном его представлении можно в первом приближении заменить операцией экспоненциального сглаживания [5].

Рассмотрим процесс, равный сумме постоянной а₀ и случайного
остатка, имеющего нулевое математическое ожидание. Значение а₀ в момент времени t можно определить по его значению в момент времени (t-1) как

,

(130)

 

где β – некоторый коэффициент < 1.

Пусть ε(t) – ошибка прогноза Е(t).

 

 

Тогда

(131)

 

Прогноз в момент t является прогнозом, сделанным в момент времени (t -1), к которому добавляется последняя ошибка, умноженная на (1-β).

Метод имеет два ценных свойства. Если β определено, то никаких значений о прошлом, за исключением величины, полученной в предыдущий момент времени, не требуется. И, второе, метод обладает свойством подстраивания к изменившимся условиям.

Если истинное значение определяется линейной функцией а₀+a₁(t), то прогноз определяется формулами:

 

(132)

 

Оптимальный коэффициент β можно найти минимизируя по β сумму квадратов ошибки.

.

(133)

 

На практике ограничивают число членов ряда N и находят β методом последовательных приближений. В первом приближении

 

.

(134)

 

Экспоненциальное сглаживание дает несмещенную оценку математического ожидания.

.

S(t) является прогнозом на один шаг функции E(t).

Процедуру получения S₁ называют первым сглаживанием, S₂ - второе сглаживание. Эту процедуру можно проводить несколько раз и обобщить на случай полиномиальных функций более высокого порядка.

Задача фильтрации дискретной функции может быть решена и на основе теории цифровых фильтров.

Математически работа линейного дискретного фильтра описывается разностным уравнением [20].

 

,

(135)

 

где Х(nТ), Y(nТ) – n-ые отсчеты входного и выходного сигналов,

a_j, b_i – константы или отсчеты решетчатых функций, зависящих только от n.

Коэффициенты a_j, b_i рассчитываются по заданной формуле частотной характеристики фильтра.

Цифровые фильтры делятся на два класса: нерекурсивные и рекурсивные. Если в (112) все коэффициенты a_j, то фильтр нерекурсивный. Алгоритм нерекурсивного фильтра

 

.

(136)

 

8. Микропроцессорные контроллеры для систем автоматизации

 

Микропроцессорные контроллеры предназначены для автоматизации непрерывных, непрерывно-дискретных и периодических технологических процессов. Контроллеры позволяют принимать и преобразовывать поступающую от датчиков контрольную информацию, вырабатывать управляющие (командные) воздействия и осуществлять взаимодействие и обмен информацией с оператором технологического объекта управления (ТОУ).

Серийно выпускаемые отечественные контроллеры для систем автоматизации по функциональному назначению делят на три класса: регулирующие микропроцессорные контроллеры (ремиконты), логические микропроцессорные контроллеры (ломиконты) и дисплейные микропроцессорные контроллеры (димиконты) [6, 19].

 

8.1. Ремиконты

 

Эти контроллеры предназначены для автоматизации ТОУ с несколькими регулируемыми координатами. В класс ремиконтов входят контроллеры Р-100, 110, 112, 120, 122 и 130. Базовым контроллером для данного класса является ремиконт Р-100. Остальные модификации контроллеров имеют в значительной мере аналогичную структуру, модульную и элементную базу.

Ремиконт Р-100. Контроллер представляет собой проектно-компонуемое устройство, состоящее из постоянной и переменной частей. В первую часть входят неизменяемый комплект технических устройств, аппаратуру переменной части компонуют в соответствии с характеристиками ТОУ, в частности числом каналов ввода-вывода информации и контуров регулирования.

Рис. 46. Техническая структура ремиконта Р100

 

Техническая структура ремиконта Р-100 представлена на рис. 46.

В постоянную часть контроллера (ПК) входит ряд модулей базового комплекта: процессор (ПРЦ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью 2 Кбайта, три постоянных запоминающих устройства (ПЗУ) емкостью 8 Кбайт каждое, индикатор (МИН), сигнализатор отказов (МСО) и усилитель мощности (УМ). С ПК информационно связана панель оператора (НПО), используемая для настройки контроллера.

Модуль ПРЦ построен на базе микропроцессора серии К580. Он осуществляет управление работой всех блоков Р-100 и обработку информации в соответствии с заданной программой.

В модулях ПЗУ.1 и ПЗУ.2 „зашито” программное обеспечение контроллера, включающее следующие программы: организации процесса вычислений, регулирования, обслуживания панели оператора и внешних устройств, тестирования и самодиагностики.

В модуле ОЗУ хранят информацию, которую может изменять оператор. Сюда относят характеристики алгоритмов регулирования, параметры конфигурации контуров регулирования и режимов их функционирования, настроечные коэффициенты, значения заданий, длительности циклов и т.д. В этом модуле хранят информацию, накапливающуюся в процессе реализации алгоритмов регулирования. Для сохранения запрограммированной и накапливающейся в ОЗУ информации при аварийном отключении сетевого питания автоматически подключают батарею сухих элементов.

Модули ПЗУ.3 и УМ предназначены для обслуживания панели оператора ПНО. В ПЗУ.3 „зашита” программа обслуживания, а УМ усиливает интерфейсные сигналы по мощности и позволяет подключать ПНО через кабель длиной до 3 м. Модуль МСО сигнализирует о наличии характерных отказов, выявляемых с помощью программ диагностики, и дистанционно передает сообщение о выявленных нарушениях в работе ремиконта.

Модуль МИН выполняет сервисные функции. Он позволяет с помощью светодиодов избирательно контролировать сигналы на входах-выходах контроллера.

Проектно-компонуемый комплект (ПРК) содержит модули УСО следующих модификаций: аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на 16 аналоговых входов (до 4 модулей); гальванического разделителя (РГ1) на 8 аналоговых входов (до 6 модулей); цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) на 8 входных аналоговых сигналов (до 8 штук); выходных гальванических разделителей (РГ2) на 4 аналоговых выхода (до 6 модулей); дискретно-цифрового преобразователя (ДЦП) на 16 дискретных входных сигналов (до 8 штук); цифро-импульсного преобразователя (ЦИП) на 8 выходов для ввода импульсных дискретных 1 сигналов (до 8 штук).

Модули и устройства постоянной и проектно-компонуемой частей ремиконта Р-100 связаны между собой шиной внутриблочной интерфейсной связи (ШИС).

Программно-алгоритмическое обеспечение ремиконта Р-100.

Функциональные возможности контроллера определяют программы, помещенные в ПЗУ. Программное обеспечение позволяет абстрагироваться от физических элементов, образующих контроллер. Оно выполнено таким образом, что физическая структура представляется в виде виртуальной (кажущейся), подобной структурам обычных устройств автоматического регулирования и управления. Основу виртуальной структуры образуют следующие пять областей (рис.47): ввода информации, вывода информации, управления, алгоритмических ресурсов и связи с оператором.

 

Рис. 47. Виртуальная структура реинконта Р100

Области ввода и вывода информации предназначены для подключения соответственно датчиков и исполнительных устройств. Входы рассчитаны на работу с унифицированными аналоговыми (напряжение 0-10 В, ток 0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА) и дискретными (0 или 24 В постоянного тока) сигналами. На выходах формируются унифицированные аналоговые сигналы, а также дискретные и импульсные сигналы типа „сухой контакт”.

Область управления предназначена для обработки поступающей информации и состоит из 64 алгоритмических блоков (алгоблоков): 1.1, 1.2,..., 8.8. Функции алгоблоков заранее не определены - в процессе технологического программирования оператор может „заполнить” каждый алгоблок любым алгоритмом из числа входящих в библиотеку алгоритмов контроллера.

Типовой алгоблок (рис.48) содержит программно реализованные задатчик (ЗДН), переключатель режимов работы (ПР) и орган ручного управления (РУЧ).

Каждый алгоблок имеет восемь входов (x₁.., x₈), а также один аналоговый (у) и два дискретных (z₁, z₂) выхода, которые в исходном состоянии не запрограммированного ремиконта ни с чем не связаны.

Назначение входов определено алгоритмом, который помещен в алгоблок; при этом часть входов может быть аналоговыми, а часть -дискретными. Назначение выходов также определено алгоритмом, реализуемым ремиконтом.

Рис.48. Функциональная схема алгоблока ремиконта Р100

 

Таблица 3.

Библиотека алгоритмов ремиконта Р-100

Код	Обозначение	Назначение алгоритма
	РАС	Регулирование аналоговое стандартное (ПИД)
	РАН	Регулирование аналоговое с нуль-органом
	РАД	Регулирование аналоговое с дифференцированием
	РАП	Регулирование аналоговое с автоподстройкой
	РИС	Регулирование импульсное стандартное (ПИД)
	РИН	Регулирование импульсное с нуль-органом
	РИД	Регулирование импульсное с дифференцированием
	РИП	Регулирование импульсное с автоподстройкой
	ЛИФ	Дифференцирование
	дин	Динамические преобразования
	. инт	Интегрирование
	слж	Слежение
	ПРЗ	Программное задание
	СУМ	Суммирование
	САД	Суммирование с аналого-дискретным преобразованием
	УМН	Умножение
	ДЕЛ	Деление
	КОР	Извлечение квадратного корня
	КУС	Кусочно-линейная аппроксимация
	СЕЛ	Селектирование
	СЕР	Селектирование рассогласования
	ПЕР	Переключение
	ПЕЛ	Переключение с логикой
	ИЗО	Избирательное отключение
	ЛОГ	Стандартная логика (И, ИЛИ, память, таймер, счетчик)

 

Алгоритмическая часть ремиконта Р-100 образована библиотекой алгоритмов, набором связей (конфигурацией) и набором коэффициентов.

Библиотека алгоритмов представляет собой набор из 25 программных модулей (табл.3), предназначенных для решения наиболее часто встречающихся задач автоматического регулирования ТОУ.

Система связей алгоблоков между собой и входами-выходами ремиконта образует конфигурацию контроллера. При конфигурировании контроллера для конкретной АСР оператор соединяет входы алгоблока с любыми нужными входами или выходами других алгоритмических блоков, а выходы данного алгоблока коммутирует с выходами или задатчиками других блоков. Таким образом, в процессе конфигурирования оператор объединяет алгоблоки во взаимосвязанные группы, образующие нужные законы регулирования. Конфигурационные возможности ремиконта Р-100 позволяют создавать каналы регулирования, состоящие из разного числа алгоблоков, включенных параллельно, последовательно или с применением смешанного соединения. Например, каждый канал регулирования может состоять из одного алгоблока, в который помещен ПИД-алгоритм; один канал может состоять из 64 алгоблоков. Однако более типично использование в контроллере 8-16 каналов, каждый из которых содержит от 1 до 4 алгоблоков.

По дискретным командам указанные каналы можно безударно включать и отключать, переходить с одного из них на другой, запрещать изменение значений выходных сигналов в том или ином направлении, изменять режимы их работы.

Для настройки алгоблоков и контроля за их работой используют панель оператора ПНО, которую подключают к контроллеру через разъем. При конфигурировании оператор устанавливает на ПНО номер алгоблока; выбирает из библиотеки требуемый алгоритм регулирования; устанавливает нужную конфигурацию, определяющую связи входов и выходов алгоблока, коэффициенты и значение сигнала задания ПНО; выбирает режим работы.

В общем случае каждый алгоблок может работать в одном из семи режимов: автоматическом (АВТ), каскадном (КАСК), супервизорном (УВМ), ручном (РУЧН), дистанционном (ДИСТ), запрета (ЗАПР), слежения (СЛЕЖ). В режимах АВТ, КАСК, УВМ (см. рис.6.3) алгоритм включен в действие и выполняет предписанную ему функцию, формируя аналоговый или дискретный сигнал на выходе алгоблока. При этом ключ Кпр коммутирует соответственно один из каналов АВТ, КАСК, УВМ, а ключ Кв отсоединяет орган ручного управления РУЧ. В остальных режимах алгоблок отключен, и связь между аналоговыми выходами алгоритма и алгоблока отсутствует.

В режиме АВТ программный задатчик ЗДН подключен к ПНО, с клавиатуры которой оператор изменяет сигнал значения. В режиме КАСК задатчик ЗДН отключен от ПНО и соединен с выходом другого ведущего алгоблока ВДЩ, если такая связь задана в процессе конфигурирования контроллера. В режиме УВМ к задатчику подключен выходной сигнал УВМ, который изменяет величину задания.

В режиме РУЧН, устанавливаемом оператором с помощью клавиатуры ПНО, к аналоговому выходу алгоблока Кв подсоединяется программный узел РУЧ; при этом ключ Кпр коммутирует канал АВТ. Сигнал ручного управления задает оператор посредством клавиатуры ПНО.

Режим ДИСТ (рис.49, а)устанавливают с помощью дискретной команды Хд, подаваемой на один из входов алгоблока А. В этом режиме аналоговый выход у алгоблока подключен ко входу х_вх алгоблока.

Рис. 49. Схемы включения алгоблока в различных режимах управления:

а - дистанционном; 6 - запрета; в - слежения.

 

Режим ЗАПР (рис.49, б) также устанавливают дискретным сигналом х_з, подаваемым на вход алгоблока А. В этом режиме выходной сигнал У фиксируют на некотором уровне или обращают в нуль, в зависимости от вида запрета. Режим СЛЕЖ (рис.49, в) предусмотрен только в алгоблоках, работающих в качестве ведущих в каскадных схемах. Ведущий алгоблок ВДЩ переходит в режим СЛЕЖ в том случае, когда ведомый алгоблок ВДМ выходит из режима КАСК. В режиме СЛЕЖ реализуют „обратный счет”: выходной сигнал ведущего алгоблока отслеживает сигнал задания ведомого алгоблока.

К числу распространенных алгоритмов относят алгоритм РАС (01)-регулирование аналоговое стандартное по ПИД-закону. Структурная схема алгоритма РАС (01) показана на рис. 50.

Рис. 50. Функциональная схема алгоритма регулирования аналогового

стандартного по ПИД – закону.

 

В алгоритме РАС (01) входные сигналы x₁-х₃суммируются с некоторыми весами k₁-k₃ на сумматоре Σ₁, проходят через экспоненциальный фильтр с постоянной времени Тф и объединяются на сумматоре Σ₃ с переменной k₄ x₄+k₅ x₅, получаемой на элементе Σ₂. К сумматору Σ₃ подведено задание х_здн. Получаемое в Σ₃ рассогласование с вводят в усилитель с зоной нечувствительности А, инвертированный выход которого используют для вычисления регулирующего воздействия у в соответствии с передаточной функцией ПИД-закона:

 

.

 

На выходе ПИД-звена предусмотрен программный ограничитель с предельными значениями Н1 и Н2. При достижении сигналом у₀ граничного значения интегрирование в ПИД-звене прекращается, и выходной сигнал интегратора фиксируется на данном уровне.