Основы теории автоматического управления

Таблица 1.5

Регулятор	Апериодический процесс	Процесс с перерегулированием 20 %	Процесс с минимальным временем регулирования
П
И
ПИ	,	,	,
ПИД	, ,	, ,	, ,

Поиск оптимальных параметров в смысле векторного критерия достаточно сложен. Для упрощения он может быть сведен к достаточно хорошо изученной задаче минимизации некоторой скалярной функции, которая является интегральным критерием I. Функция I определяется путем сворачивания векторного критерия в скалярный одним из методов:

1) аддитивный критерий

,

где б_i - веса (весовые коэффициенты) показателей.

Если показатели имеют разные шкалы или размерности, то для облегчения выбора весов иногда эти показатели нормируют:

,

где - минимально (максимально) возможное значение показателя или диапазон его шкалы. Веса также нормированы, т.е. .

2) линейно-квадратичный критерий

.

Минимизация по такому критерию эквивалентна нахождению точки, ближайшей к началу координат (с учетом весов).

3) Минимаксный (Чебышёвский) критерий

.

Смысл - минимизация самой большой потери.

4) Модель справедливого компромисса.

.

Для случая n = 2 имеем б = б₁ = б₂ = 0,5 и решение

.

То есть относительные потери по одному критерию приводят к относительному преобразованию другого.

К критериям C_i предъявляются требования:

1) C_i > 0,

2) для оптимальных настроек C_i min (если изначально C_i max, то вместо него вводится в рассмотрение критерий , который стремится к минимуму при C_i max).

После определения интегрального критерия производится его минимизация в области устойчивости (методом сканирования, градиентным методом и т.д.).

Поиск оптимальных настроек может вестись при заранее введенных ограничениях на какие-либо показатели качества:

или,

где C_i.зад. - заданное значение показателя. Достигнутое при поиске значение должно быть не хуже заданного. Для решения такой задачи поиска строятся т.н. кривые D-разбиения равного значения показателя качества одним из перечисленных ниже методов в зависимости от вида показателя.

Задача поиска оптимальных настроек регуляторов относится к задачам параметрической оптимизации. В целом при синтезе АСР различают три уровня оптимизации (начиная с нижнего):

1) параметрический - заключается в настройке параметров - для данного уровня существуют наиболее разработанные и формализованные методики;

2) структурный - подбираются оптимальные структуры регуляторов, различных корректирующих звеньев - достаточно хорошо разработаны методики для одноконтурных систем;

3) топологический - оптимизация некоторого критерия путем подбора структуры всей АСР (выбор количества и мест включения обратных связей, регуляторов, дополнительных звеньев) - существуют лишь частные методики, которые могут давать физически нереализуемые решения.

4.4 Нахождение параметров настройки регулятора «вручную»

Ш Параметры регулирования для оптимальной регулировки оборудования в этом случае еще неизвестны. Для удержания регулирующего контура в стабильном состоянии имеются следующие установки:

Коэффициент пропорциональности Кр = 0,1

Время интегрирования Ти = 0 сек (отключено)

Время дифференцирования Тд = 0 (отключено).

П - регулятор (сигнал управления Р = high)

Ш Установить желаемую заданную величину и в ручном режиме установить рассогласование регулирования на ноль.

Ш Необходимая для рассогласования регулирования ноль рабочая точка в ручном режиме при Yo = AUto устанавливается автоматически (......установка ). Рабочая точка может быть также задана вручную, для чего необходимо установить параметр «-» Yo на желаемую рабочую точку. . Переключиться на автоматический режим.

Ш Медленно увеличивать Кр пока регулирующий контур через малые изменения заданной величины не начнет клониться к колебаниям.

Ш Незначительно уменьшать Кр пока колебания не будут устранены.

ПД - регулятор (сигнал управления Р = high)

Ш Установить желаемую заданную величину и в ручном режиме установить рассогласование регулирования на ноль.

Необходимая для рассогласования регулирования ноль рабочая точка в ручном режиме при Yo = AUto устанавливается автоматически (......установка ). Рабочая точка может быть также задана вручную, для чего необходимо установить параметр «-» Yo на желаемую рабочую точку.

Ш Переключиться на автоматический режим.

Медленно увеличивать Кр пока регулирующий контур через малые изменения заданной величины не начнет клониться к колебаниям.

Ш Переключить Tv с oFF на 1 сек.

Увеличивать Tv до тех пор, пока колебания не будут устранены.

Медленно увеличивать Кр до тех пор, пока снова не появятся колебания.

Ш Повторять установки в соответствии с двумя предыдущими шагами до тех пор, пока колебания уже не могут быть устранены.

Ш Незначительно уменьшать Tv и Кр пока колебания не будут устранены.

ПИ - регулятор (сигнал управления Р = Low)

Ш Установить желаемую заданную величину и в ручном режиме установить рассогласование регулирования на ноль.

Ш Переключиться на автоматический режим.

Медленно увеличивать Кр пока регулирующий контур через малые изменения заданной величины не начнет клониться к колебаниям.

Ш Незначительно уменьшать Кр пока колебания не будут устранены.

Уменьшать Tn до тех пор, пока регулирующий контур снова не начнет клониться к колебаниям

Ш Медленно увеличивать Tn до тех пока уклон к колебаниям не будет устранен

ПИД - регулятор (сигнал управления Р = Low)

Ш Установить желаемую заданную величину и в ручном режиме установить рассогласование регулирования на ноль.

Ш Переключиться на автоматический режим.

Медленно увеличивать Кр пока регулирующий контур через малые изменения заданной величины не начнет клониться к колебаниям.

Ш Переключить Tv с oFF на 1 сек.

Ш Увеличивать Tv до тех пор , пока колебания не будут устранены.

Ш Медленно увеличивать Кр до тех пор, пока снова не появятся колебания.

Ш Повторять установки в соответствии с двумя предыдущими шагами до тех пор, пока колебания уже не могут быть устранены.

Ш Незначительно уменьшать Tv и Кр пока колебания не прекратятся.

Ш Уменьшать Tn до тех пор, пока регулирующий контур снова не начнет клониться к колебаниям

Ш Медленно увеличивать Tn до тех пока уклон к колебаниям не будет устранен

4.5 Ручная установка параметров регулирования по переходной функции

Tags: П-регулятор ПИ-регулятор ПИД-регулятор

Регулятор - Методы настройки регуляторов

Если дана переходная функция обьекта регулирования или она может быть определена, то параметры регулирования могут быть установлены согласно установочным директивам, указанным в справочниках. Переходная функция в положении регулятора «режим» может быть записана через скачкообразное изменение управляющего воздействия и характер регулируемой величины может регистрироваться самописцем. Хорошие средние величины из установочных параметров многих составителей дают следующие эмпирические формулы:

П - регулятор:

Пропорциональный коэффициент Kp = T / [Td * K]

ПИ - регулятор:

Пропорциональный коэффициент Kp = 0,8 * (Tg / [Tu * K])

Время изодрома Tn = 3 * Tu

ПИД -:

Пропорциональный коэффициент Kp = 1,2 * (Tg / [Tu * K])

Время изодрома Tn = Tu

Время предварения Tv = 0,4 * Tu

Где:

Tu - время задержки

Tg - время выравнивания

Ks - передаточный коэффициент обьекта регулирования

Самый простейший способ настройки ПИД-регуляторов:

I=D=0, увeличиваем P до Pкр, пока в системе не начнутся автоколебания.

P=Pкр/2, D=0, увeличиваем I до Iкр, пока в системе не начнутся автоколебания.

P=Pкр/2, I=Iкр/2, увeличиваем D до Dкр, пока в системе не начнутся автоколебания.

P=Pкр/2, Икр/2, D = Dкр/2. Готово

Лекция 5. Технические средства автоматизации технологических процессов

Реальная система автоматического регулирования содержит контур управления, в который включается устройства для получения информации о состоянии процесса: датчики и преобразователи сигнала датчиков, регулятор, исполнительное устройство, объект регулирования.

Устройства контроля включающие в себя: средства мониторинга, защиты, блокировки, сигнализации, отображения информации. Устройства соединяются каналами связи по которым передаются сигналы.

К аналоговым сигналам относят отображение информации с помощью носителя, обладающего собственными параметрами.

Аналоговые сигналы, информационные параметры которых в определенных пределах могут иметь любые значения.

Дискретными сигналами называются информационные сигналы параметры которых могут иметь ограниченные значения. Сигнал может быть закодирован при этом он отображается в виде последовательности знаков, например двоичных или буквенно цифровых

Параметры измеряемые и регулируемые в системах автоматизации ТП

Теплоэнергетические: температура, давление, уровень, расход

Электроэнергетические: ток, напряжение, мощность, частота

Механические - линейные, угловые, скорость, деформация, твердость ..

Химический состав- концентрация, химические свойства, например pH раствора, компонентный состав

Физические свойства- влажность, плотность, вязкость, прозрачность, насыщенность света, яркость и т.д.

5.1 Назначение технических средств автоматизации

Датчики - чувствительные элементы воспринимают контролируемый параметр и преобразуют его в величину удобную для передачи по каналам связи или преобразования

Преобразователи переводят выходной сигнал датчиков в выходную физическую величину унифицированную или удобную для использования в конкретной системе

Регуляторы формируют сигнал рассогласования между регулируемой величиной и ее заданным значением и производят динамическое преобразование сигнала по законам регулирования

Исполнительные устройства изменяют регулирующее воздействие на объекте в соответствии с сигналом подаваемом от регулятора

Мониторинг - от ( англ. Monitoring надзирающий, проверяющий) обеспечивает контроль технологического процесса и исключение отказов.

В подсистему мониторинга входят

а) Блокировки, которые обеспечивают либо последовательное включение рабочих органов системы, либо безопасность обслуживающего персонала

б) Автоматическая защита обеспечивает контроль процесса, формирование сигнала в критических ситуациях и использование этих сигналов для предотвращения аварии

в) Автоматическая сигнализация извещает персонал о различных режимах работы оборудования

г) Система отображения обеспечивает регистрацию и сбор информации о состоянии объекта, документирование и оперативное общение оператора с системой, в процессе решения задач по управлению ТП

5.2 Датчики

Автоматизация различных технологических процессов, эффективное управление различными агрегатами, машинами, механизмами требуют многочисленных измерений разнообразных физических величин.

Датчики (в литературе часто называемые также измерительными преобразователями), или по-другому, сенсоры являются элементами многих систем автоматики - с их помощью получают информацию о параметрах контролируемой системы или устройства.

Датчик - это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще.

Датчик - это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

5.3 Классификация датчиков

Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.

В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в химической промышленности: температура - 50%, расход (массовый и объемный) - 15%, давление - 10%, уровень - 5%, количество (масса, объем) - 5%, время - 4%, электрические и магнитные величины - менее 4%.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические: датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Большинство датчиков являются электрическими. Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:

- электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

- электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

- они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

По принципу действия датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал.

Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и д.р.

Различают три класса датчиков:

- аналоговые датчики, т. е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;

- цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоичное слово;

- бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: "включено/выключено" (иначе говоря, 0 или 1); получили широкое распространение благодаря своей простоте.

5.4 Основные принципы функционирования современных датчиков

Эффект или явление	Преобразование	Сущность
Пироэлектрический эффект	Температура - электричество	Возникновение электрозарядов на гранях кристаллов при повышении температуры
Термоэлектрический эффект	Тепловая энергия - электроны	Испускание электронов при нагревании металла в вакууме
Электротермический эффект Пельтье	Электричество - тепловая энергия	Поглощение (генерация) тепловой энергии при электротоке в цепи с биметаллическими соединениями
Электротермический эффект Томсона	Температура и электричество - тепловая энергия	Поглощение (генерация) тепловой энергии при разных температурах участков в однородной цепи
Теплопроводность	Тепловая энергия - изменение физических свойств	Переход тепла внутри объекта в область с более низкой температурой
Тепловое излучение	Тепловая энергия - инфракрасные лучи	Оптическое излучение при повышении температуры объекта
Эффект Зеебека	Температура - электричество	Возникновение ЭДС в цепи с биметаллическими соединениями при разной температуре слоев
Фотогальванический эффект	Свет - электричество	Возникновение ЭДС в облучаемом светом p-n переходе
Эффект фотопроводимости	Свет - электросопротивление	Изменение электросопротивления полупроводника при его облучении светом
Эффект Зеемана	Свет, магнетизм - спектр	Расщепление спектральных линий при прохождении света в магнитном поле
Эффект Рамана (комбинационное рассеяние света)	Свет - свет	Возникновение в веществе светового излучения, отличного по спектру от исходного монохроматического
Эффект Поккельса	Свет и электричество - свет	Расщепление светового луча на обыкновенный и необыкновенный при прохождении через пьезокристалл с приложенным к нему электронапряжением
Эффект Керра	Свет и электричество - свет	Расщепление светового луча на обыкновенный и необыкновенный в изотопном веществе с приложенным к нему электронапряжением
Эффект Фарадея	Свет и магнетизм - свет	Поворот плоскости поляризации светового луча при прохождении через парамагнитное вещество
Эффект Холла	Магнетизм и электричество - электричество	Возникновение разности потенциалов на гранях твердого тела при пропускании через него электротока и приложении магнитного поля
Эффект Доплера	Звук, свет - частота	Изменение частоты при взаимном перемещении объектов
Магнитосопротивление	Магнетизм и электричество - электросопротивление	Увеличение электрического сопротивления твердого тела в магнитном поле
Магнитострикция	Магнетизм - деформация	Деформация ферромагнитного тела в магнитном поле
Пьезоэлектрический эффект	Давление - электричество	Возникновение разности потенциалов на гранях сегнетоэлектрика, находящегося под давлением

5.5 Характеристики датчиков

При проектировании необходимо учитывать следующие характеристики датчиков

Чувствительность - отношение изменения сигнала на выходе к изменениям измеряемого параметра на входе (коэффициент передачи)

S = (X_n - X_n-1)/ (X_i - X_i-1) где

(X_n - X_n-1) изменение параметра на выходе датчика; (X_i - X_i-1) изменение входной величины

Погрешность измерения: абсолютная _а, относительная _о, средне - арифметическая и др.

_а = X_n - X , _о = X_n/X ;

где X_n - показания датчика, X - истинное значение

Степень однозначности зависимости выходной величины от входной - гистерезис

= _м - _б где _м и _б средние значения погрешности полученные экспериментально при изменении измеряемого параметра со стороны меньших и больших значений до точки измерения

Статическая погрешность _Xc = Xn - X при X = const

Погрешность датчика в динамическом режиме _Xд = Xn - X при X = vario

Динамическая погрешность = _Xд - _Xc

Функциональная зависимость выходного сигнала от значений входного параметра X_n = f(X), например

X_n = a + вx, (линейный, квадратичный, логарифмический ...)

Стабильность датчика во времени - относительная погрешность датчика по времени

с= (Xnt₁ - Xnt₂)/X

где Xnt₁ и Xnt₂ показания датчика в моменты времени t₁ и t₂, когда истинное значение контролируемой величины не изменяется

Устойчивость против механических, термических, электрических и других перегрузок

б= (Xkp - Xn)/X; Xkp

значение выходного сигнала датчика в условиях одного из видов перегрузки

5.6 Преобразователи

Анализ технических характеристик современных датчиков показывает, что по мере внедрения микропроцессоров ДТС становились все более интеллектуальными (обладающими искусственным интеллектом) [2]. В настоящее время хорошие интеллектуальные возможности имеют так называемые датчики с двойной технологией, т.е. комбинированные датчики.

Измерительные преобразователи переводят выходной сигнал объекта в выходную физическую величину: перемещение, усилие, сопротивление, напряжение, ток, частоту

Нормирующие преобразователи переводят выходной сигнал измерительных преобразователей в унифицированный

В зависимости от вида сигнала на входе и выходе измерительные преобразователи могут быть разделены на три группы:

1. Преобразователи имеющие на входе и выходе одинаковые физические величины, например, делители напряжения.

2. Преобразователи, имеющие на входе и выходе различные физические величины.

3. Преобразователи структуры сигнала, например, аналго- цифровые и цифро- аналоговые преобразователи, преобразователи кода.

В настоящее время разработка преобразователей идет в следующих направлениях:

проектирование цифровых преобразователей на основе монолитных схем с нормированием и аналого- цифровым преобразованием сигналов непосредственно в чувствительном элементе, с выхода снимается цифровая информация, пример, биспин: сила света- частота.

проектирование измерительных преобразователей с двухпроводной схемой включения совместно с цифровыми датчиками.

создание нормально пассивных измерительных преобразователей, у которых отсутствует выходной сигнал до тех пор пока на схему не поступит сигнал запроса.

проектирование электронно- оптических измерительных преобразователей, в которых отсутствует источник питания и которые совместимы с волоконно- оптическими каналами связи. Преимущество- высокая устойчивость к электро- магнитным помехам.

5.7 Методика выбора датчиков

Для использования в системе управления ТП необходимо учитывать следующие свойства и характеристики датчиков

пределы измерения с гарантированной точностью

допустимая погрешность, класс точности

инерционность - постоянная времени

устойчивость к влиянию физических параметров, контролируемой и окружающей среды /температуры, влажности .../ на нормальную работу датчика

устойчивость к разрушающим воздействиям контролируемой и окружающей среды: химические воздействия, абразивные свойства ..., т.е. прочность датчика

предельные значения контролируемых величин и параметров окружающей среды

расстояние, на которое должна быть передана информация

недопустимость наличия в месте установки датчика вибраций, магнитных и электрических полей, радиоактивных излучений и других факторов, которые могут нарушить нормальное функционирование датчика

возможность применения датчика с точки зрения требований пожаро и взрыво опасности .

5.8 Контроллеры

Главная функция контроллера-регулятора - формирование сигнала рассогласования между регулируемой величиной и ее заданным значением (уставкой), а также динамические преобразования сигнала рассогласования по типовым алгоритмам (законам) регулирования. Управляющий сигнал с выхода регулятора поступает на вход исполнительного устройства

При построении регуляторов используют известные в теории САР методы коррекции, когда желаемые алгоритмы достигаются с помощью последовательных и параллельных корректирующих цепей и обратных связей. В ряде случаев исполнительные устройства также участвуют в формировании необходимого алгоритма

Дополнительные требования к регуляторам систем АСУТП

в режиме автоматического управления безударный переход с внешнего источника задания на внутренний и обратно.

ограничение выходного аналогового сигнала по верхнему и нижнему уровню и сигнализация о предельных значениях уровней.

гальваническая развязка входных и выходных цепей.

связь с устройствами верхнего уровня управления.

аналоговая и дискретная автоподстройка динамических параметров регуляторов в адаптивных системах.

Применяются регуляторы дискретного и непрерывного принципа работы, прямого и косвенного действия

5.8.1 Регуляторы непрерывного действия

Ш Пропорциональные регуляторы (P- регуляторы), в которых перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения, также называются статическими В P. - регуляторах реализуется закон

Y = k(X - Xo)

где - положение регулирующего органа, т.е. выходной величины.

Преимущества P - регулятора: высокое быстродействие, малое время переходного процесса, высокая устойчивость системы. Недостаток - наличие остаточного отклонения регулируемой величины регулируемой величины от заданного значения.

Ш Интегральные астатические регуляторы (I - регуляторы), в них регулирующий орган перемещается со скоростью, пропорциональной отклонению регулируемой величины за которое регулирующий орган переместится из одного крайнего положения в другое при максимальном отклонении регулируемой величины от заданного значения. Тu является параметром настройки I - регулятора

Преимущества I - регулятора: исключается отклонение регулируемой величины, недостаток - меньшие устойчивость и быстродействие

Ш .Пропорционально - интегральные регуляторы, (PI - регуляторы), называются также изодромными или регуляторами с упругой обратной связью, закон регулирования имеет вид

В PI - регуляторе регулирующий орган при наличии отклонения регулируемой величины сначала перемещается быстро пропорционально отклонению, а затем продолжает свое перемещение в результате интегрального воздействия обычно медленнее, в результате PI - регуляторы могут поддержать в установившемся режиме постоянное значение регулируемой величины независимо от нагрузки и положения статический коэффициент передачи (усиления) регулятора

Ш Пропорционально - дифференциальные регуляторы (PD - регуляторы), обеспечивают перемещение регулирующего органа как пропорционально отклонению регулируемой величины, так и пропорционально скорости отклонения. PD - регуляторы еще при подходе регулируемой величины к заданному значению осуществляют действия, препятствующие переходу величины за пределы заданного значения. Закон регулирования имеет вид: где - Tп время предварения (дифференцирования) знак +/- указывает на то, что предварение может быть положительным и отрицательным. PD - регуляторы также называются регуляторами по первой производной, чаще применяются при регулировании быстропротекающих процессов

Ш Пропорционально - интегрально - дифференциальные регуляторы (PID) или изодромные с предварением, в них регулирующий орган перемещается пропорционально отклонению, интегралу и скорости отклонения регулируемой величины. Работу PID регулятора можно рассматривать как совместное действие статического и астатического регуляторов. Закон регулирования имеет вид: иллюстрация - термо шкафы различного назначения

При расчете погрешности регулирования, необходимо учитывать погрешности остальных элементов системы регулирования: датчик, преобразователь, собственно регулятор, исполнительное устройство, объект регулирования.

5.9 Исполнительные устройства

Назначение исполнительного устройства ( ИУ ) состоит в изменении регулирующего воздействия на объект управления в соответствии с сигналам поступающим от регулятора

По виду энергии, создающей перестановочное усилие ИУ разделяются на пневматические, гидравлические, электрические и комбинированные..

- пневматические ИУ могут быть: мембранными, поршневыми и сильфонными

- гидравлические ИУ могут быть . мембранными, поршневыми, лопастными и с гидромуфтами

- электрические ИУ разделяются на электродвигательные и электромагнитные.

По характеру движения выходного органа на прямоходные с поступательным движением выходного элемента, поворотные с вращательным движением до 360 град. и на угол более 360 град. (многооборотные).

ИУ содержит: исполнительный механизм ( ИМ ), регулирующий орган (РО), фиксаторы положения, блок сигнализации конечных положений, блок ручного управления ( дублер ), блок усиления, блок дистанционного управления, блок обратной связи.

Исполнительный механизм преобразует входной управляющий сигнал от регулятора в сигнал, который воздействует на регулирующий орган или непосредственно на объект управления.

Регулирующим органом ( РО ) называют блок ИУ, с помощью которого производится регулирующее воздействие на объект управления.

Электрические ИУ (ЭИУ)

ЭИУ находят преимущественное применение в системах автоматики в том числе в комбинации с пневматическими и гидравлическими и разделяются на четыре группы: позиционного действия, постоянной и переменной скорости, усилители мощности

ИМ ЭИУ позиционного действия, постоянной и переменной скорости состоят как правило из электродвигателя и редуктора и по динамическим свойствам соответствуют интегрирующему звену, если в качестве выходной величины принят угол поворота. Другой способ использования ИМ ЭИУ с электродвигателем состоит в охвате двигателя жесткой обратной связью, при этом ЭИУ является пропорциональным ( малоинерционным ), в котором положение выходного органы пропорционально сигналу

Позиционные ЭИУ предназначены для установки РО в определенные фиксированные положения, чаще всего два “открыто” и “закрыто”, например шаговыми двигателями

В ЭИУ постоянной скорости РО устанавливается в любое промежуточное положение в зависимости от величины и длительности управляющего сигнала с выхода регулятора

ЭИУ переменной скорости имеют возможность управления скоростью перемещения, например грубо и плавно

Качество работы ЭИУ с электродвигателями характеризуют следующими показателями: минимальный момент, время полного хода, выбег, люфт, гистерезис, импульсные характеристики, режим работы

1. номинальный момент это момент, который развивает ИМ при всех допустимых условиях эксплуатации, например при пониженном напряжении питания до 0.85 от номинального. Пусковой момент при номинальном напряжении питания должен как правило быть не менее 1.7 от номинального

2. время полного хода Тим выбирают исходя из допустимого времени Тро перестановки затвора РО от начала до конца. Это время равно Тим= ( 1/b ) Тро, где b отношение диапазона рабочего перемещения выходного органа к величине полного хода

3. выбег это перемещение выходного органа ИМ после выключения механизма, работающего в установившемся режиме. Величина выбега не должна быть более 1 % для ЭИУ с временем полного хода 10 с., 0.5 % для механизма с временем полного хода 25 с.,

0.25 % , для времени 63 с. и более

4. Люфт и гистерезис характеризуют нелинейности статической характеристики ЭИУ. Люфт образуется свободным ходом выходного органа при неподвижном вале электродвигателя из- за зазора в зацеплении кинематических узлов редуктора. Люфт выходного органа не должен превышать 1 град. для однооборотных ЭИУ с номинальной нагрузкой

40 Н* м менее и не более 0.3 град. для многооборотных ЭИУ. Для прямоходных ЭИУ люфт не должен превышать 0.2 мм при нагрузке до 1000 Н и 0.5 мм при нагрузке свыше 1000 Н

Гистерезис между положением выходного органа и сигналом датчика положения складывается из люфта механической передачи и вариаций показаний датчика. По стандарту гистерезис не должен быть более 1.5 % от полной шкалы показаний датчика при нелинейности статической характеристики менее 2.5 %

1. Импульсная характеристика ЭИУ определяется как средняя относительная скорость перемещения выходного органа при управлении импульсным сигналом 6. режим работы ЭИУ повторно- кратковременный реверсивный, с частотой до 320 включений в час и продолжительностью до 25 % при нагрузке на выходном органе в пределах от номинальной противодействующей до 0.5 сопутствующей. К ЭИУ предъявляются требования к повышенной частоте включений: в течение часа до 600 и более с интервалом времени между выключением и включением на обратный ход не менее 50 мс.

Размещено на Allbest.ru

...