ETAPELE PROIECTARII SISTEMELOR DE REGLARE CONTINUE

ETAPELE PROIECTARII SISTEMELOR DE REGLARE CONTINUE

Exista o serie de lucrari care abordeaza problemele de proiectare a sistemelor de reglare automata [16], [59], etc. In cadrul acestui capitol se va face doar o trecere in revista a metodelor bazate pe functii de transfer simplificate pentru partea fixa a buclei de reglare.

In proiectarea sistemelor conventionale prin metode de acordare experimentala se parcurg o serie de etape specifice, ce sunt prezentate in continuarea acestui subcapitol.

a) Structura unei bucle de reglare conventionala este prezentata in fig. 3.10.

b) Aproximarea partii fixe a sistemului de reglare. Partea fixa a sistemului de reglare compusa din convertorul curent - presiune, elementul de executie, instalatia tehnologica si traductor se aproximeaza prin functii de transfer corespunzatoare unor elemente simple cu timp mort de tipul:

- aperiodic de ordinul I (3.5)

- aperiodic de ordinul II (3.6)

- integrator de ordinul I (3.7)

c) Calculul parametrilor de acordare pentru procese rapide. Unul dintre obiectivele urmarite in proiectarea sistemelor de reglare automata este rapiditatea sistemului, deci o durata a regimului tranzitoriu t_r cat mai mica. Intarzierile in restabilirea regimului stationar sunt date fie de elemente inertiale cu functia de transfer de forma , fie de elemente cu timp mort efectiv. In primul caz, inertia acestor elemente poate fi compensata cu elemente de anticipare de tip PD de forma (1+T_ks), incluse in functia de transfer a regulatorului, daca T_k ramane constant. Pornind de la pulsatia de taiere a unui sistem w_t acestei pulsatii ii corespunde o constanta de timp . In functie de raportul dintre constanta T_t si celelalte constante ce apar in functia de transfer, acestea se impart in doua categorii:

- constante de timp mici ce verifica relatia T_m<< T_t

- constante de timp mari ce verifica relatia T_k>> T_t.

Conform teoremei constantelor de timp mici efectul lor este echivalent cu al unei singure constanta de timp T_S egala cu suma lor, cu conditia ca T_t>2.T_S

Constantele de timp mici apar in special datorita elementelor de executie si traductoarelor din conditiile specificate la alegerea acestora si anume constantele lor de timp sa fie de cel putin zece ori mai mici decat constantele dominante ale procesului reglat. Aceste constante nu se compenseaza la proiectarea legii de reglare, deci regulatorul va compensa efectul constantelor de timp mari. Pe acest principiu se bazeaza Criteriul modulului de acordare a regulatoarelor [24, 25], ce asigura un suprareglaj redus (sub 6%) si o durata minima a regimului tranzitoriu. In tabelul 3.1 sunt prezentate formulele de calcul ale parametrilor regulatoarelor in functie de forma functiei de transfer a partii fixe.

Tabelul 3.1. Relatii de acordare pentru procese rapide.

d) Calculul parametrilor de acordare pentru procese cu timp mort. Alegerea si acordarea regulatoarelor cu timp mort este una din cele mai dificile probleme de proiectare in special in cazul in care timpul mort este cauzat de procese de transport. Se mentioneaza faptul ca nici una dintre metode nu dau satisfactii in toate cazurile. Pentru forma (3.5) s-au dezvoltat o serie de criterii practice de acordare prezentate in tabelul 3.2 pentru raspuns optim in raport cu marimea prescrisa si in tabelul 3.3. pentru raspuns optim la perturbatii.

Tabelul 3.2. Raspuns optim in raport cu marimea prescrisa.

Tabelul 3.3. Raspuns optim la perturbatii.

e) Acordarea regulatoarelor pentru sisteme in functiune. Daca procesul permite aducerea sistemului de reglare in circuit inchis la limita de stabilitate sau in vecinatatea acesteia atunci se va aduce regulatorul sistemului la varianta P si se mareste progresiv K_R pana la obtinerea regimului oscilant intretinut. Se va nota valoarea factorului de amplificare la care s-a atins acest regim cu K_Rlim si cu T_lim perioada oscilatiilor obtinute. Criteriul de performanta Ziegler-Nichols stabileste relatiile de calcul pentru parametrii de acordare optimi.

Daca sistemul nu poate fi adus la limita de stabilitate, experimentul incepe similar cu cazul anterior dar se opreste marirea lui K_R atunci cand regimul tranzitoriu al raspunsului la semnal treapta are o reducere a amplitudinilor oscilatiilor in raportul 4:1. In acest caz K_Roptim=0,6..K_Ro ; T_I=0.17.T_o; T_D = 0.06.T_o unde T_o este perioada oscilatiilor obtinute.