Замечание. Принцип управления по отклонению иногда называют принципом Ползунова—Уатта, а принцип управления по возмущающему воздействию — принципом Понселе.

Принцип управления по отклонению иногда называют принципом Ползунова—Уатта, а принцип управления по возмущающему воздействию — принципом Понселе.

Управление по отклонению осуществляется на основе информации о состоянии объекта управления. Взаимодействие между ОУ и УУ осуществляется как по цепи прямой связи — от УУ к ОУ, так и по цепи обратной связи — от ОУ к УУ (см. рис. 5, б). Информация при этом передается по замкнутому контуру (контуру регулирования), поэтому управление по отклонению называют замкнутым или управлением с обратной связью. Наличие обратной связи приводит к созданию своеобразной системы управления, по сути своей представляющей фильтр, который должен точно передавать управляющее воздействие (подчиняться в основном управляющему воздействию) и подавлять возмущающие воздействия.

Системы управления с обратной связью более широко применяются в химической технологии, чем системы управления по возмущающему воздействию, поэтому основное внимание в дальнейшем будет уделено именно первым.

Упрощенная структурная схема такой системы с обозначением основных сигналов приведена на рис. 8. Прямоугольниками обозначены элементы системы, а стрелками — входные и выходные величины (или входы и выходы).

 

Рис. 2.8. Упрощенная структурная схема системы управления с обратной связью

Выходной величиной объекта и всей системы регулирования является управляемая (или регулируемая) величина , зависящая от управляющего воздействия и возмущающего воздействия

Одним из входов системы регулирования является задающее воздействие , соответствующее желаемому значению регулируемого параметра.

Другим входом системы регулирования является возмущающее воздействие . Под возмущающим воздействием можно понимать такое воздействие, которое пытается вывести объект из желаемого (заданного) состояния. Изменения управляемых (регулируемых) параметров в объекте управления вызываются как управляющими воздействиями, так и возмущающими воздействиями.

Возмущающие воздействия, приложенные к системе, вызывают отличие между заданным и действительным значениями управляемой величины. Разность между заданным и действительным значением управляемой (регулируемой) величины называют ошибкой регулирования (погрешностью регулирования):

Как правило, задача регулирования непрерывных ХТП заключается в определении такого значения управляющей переменной, которое обеспечивает равновесие между всеми переменными, влияющими на регулируемую величину, и поддерживает заданное значение последней.

В системах с обратной связью управляющее воздействие рассчитывают в зависимости от рассогласования между действительным и заданным значениями управляемой переменной, т. е. входной величиной управляющего устройства является ошибка регулирования.

Что характерно для способа управления по отклонению?

Обратная связь в замкнутой системе управления должна быть отрицательной: в ответ на повышение температуры реакционной смеси в реакторе управляющее устройство должно увеличить расход хладагента, что приведет к уменьшению температуры. Однако в системе управления может возникнуть и положительная обратная связь: при повышении температуры в реакторе управляющее устройство будет уменьшать расход хладагента и тем самым еще больше повышать температуру в реакторе. Одной из причин возникновения положительной обратной связи может быть техническая ошибка при создании системы управления (например, неправильная коммутация линий связи). Другой причиной является запаздывание в контуре управления. В результате управляющее воздействие, сформированное в ответ на низкую температуру в реакторе некоторое время назад и направленное на повышение температуры, может начать проявляться в тот момент, когда температура в реакторе уже будет повышена за счет возмущающих воздействий.

Достоинства способа управления по отклонению (с обратной связью):

а) учитываются все возмущающие воздействия, оказывающие влияние на управляемый параметр (температуру реакционной смеси в реакторе);

б) требуется минимум информации о процессе (в данном случае информация только о температуре реакционной смеси в реакторе).

Недостатки:

а) управление по отклонению осуществляется методом проб и ошибок;

б) в системе управления по отклонению присутствует запаздывание, поскольку учитываются все возмущающие воздействия (по всем каналам изменения расходов компонентов, продукта, изменения температуры окружающей среды и т. д.). Управление по отклонению инерционными объектами затруднено из-за отсутствия быстродействия;

в) при определенном сочетании свойств ОУ и УУ система управления с обратной связью может стать неустойчивой.