6. Классификация объектов регулирования

Основными укрупненными элементами любой САР являются объект регулирования и автоматический регулятор.

Объектом регулирования называется технологический процесс вместе с техническим оборудованием, в котором он протекает.

Под объектами регулирования следует понимать технические аппараты, машины с протекающими в них процессами типа:

• производственные процессы переработки материальной продукции;

• энергетические процессы выработки, преобразования и передачи

энергии;

• транспортные процессы перемещения в пространстве материальной

продукции.

С позиций ТАР объект регулирования (далее объект) рассматривают

как динамическое звено с передаточной функцией W_О .

Рис. 1.12. Объект регулирования как динамическое звено

Замечание. Объект регулирования представляет устройство, преобразующее по определенному закону свои входные сигналы в выходные, т.е. объект описывается определенным, как правило, дифференциальным уравнением вида: y = f(x).

При решении практических задач в ТАР различают следующие типы объектов:

1. Простые – описываются алгебраическими или дифференциальными уравнениями не выше II-го порядка, т.е. такие объекты являются типовыми динамическими звеньями.

2. Сложные – описываются дифференциальными уравнениями высоких порядков.

3. С сосредоточенными параметрами – регулируемая величина имеет одинаковое значение во всех точках технологического аппарата (например, давление газа в емкости) - описываются дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.

4. С распределенными параметрами – регулируемая величина в разных точках технологического аппарата имеет неодинаковые значения (например, температура в ректификационной колоне) – описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

Почти все промышленные объекты относятся к сложным объектам с распределенными или сосредоточенными параметрами. Однако, при решении практических задач, сложные объекты искусственно разделяют на систему из конечного числа простых объектов с одним регулируемым сосредоточенным параметром – регулируемые участки.

Замечание. Большинство таких регулируемых участков, не зависимо от природы протекающих в них процессов, описываются уравнением интегрирующего либо инерционного звена.

Разнообразие технического оборудования и технологических процессов, которые подвергаются автоматизации чрезвычайно велико. Изучение в отдельности всех этих многочисленных процессов и разнообразного оборудования, отличающихся по природе, конструкции, режиму работы и т.д. с целью нахождения для каждого регулируемого участка оптимальной схемы регулирования и регулятора – задача невыполнимая. В ТАР исследуют обобщенные свойства регулируемых участков:

• инерционность;

• запаздывание;

• устойчивость.

Замечание. Дифференциальное уравнение регулируемого участка отражает его физические свойства. Все участки, которые описываются аналогичными дифференциальными уравнениями, имеют аналогичные динамические и статические свойства, независимо от физической природы участка, процесса протекающего в нем, его входа и выхода.