rss : Блог Сергея Плотникова      Главная
Хотите получать новые
статьи на свою почту?
Да
Технологии
Наука
 Искать  

Настройки ПИД-регуляторов

Среда, 31 мая 2017 г.
Рубрика: Наука
Метки: ПИД-регулятор
Автор статьи: burlakov
Современный этап развития автоматизации теплоэнергетики характеризуется внедрением новой элементной базы — микропроцессорной техники. С одной стороны, новая техника позволяет реализовать более сложные структуры регулирования, но, с другой стороны, требует учета особенностей цифровой техники. В настоящее время в АСУ ТП всё шире используется самый совершенный из линейных законов регулирования — ПИД (пропорционально — интегрально — дифференциальный). В одноконтурных АСР ПИД — регуляторы составляют 64%, в двухконтур- ных-36%.

С целью выбора приемлемого для применения в практике наладочных работ проведено исследование методов поиска оптимальных параметров настроек (ОПН) ПИД — регуляторов. Этим методам посвящено 112 работ. Для анализа было отобрано 8 расчетных методов поиска ОПН по переходным характеристикам (кривым разгона) объекта регулирования, как наиболее широко используемых на практике: метод ВТИ; Рейниша; методы Чин, Хронс, Ресвик I, II; метод фирмы Hartmann & Braun; Лейкина; Копеловича, Опельта и 3 экспериментальных метода: метод «Кузбасс», Циглера — Никольса и фирмы Hartmann & Braun.

Исследование проводилось на примере автоматической системы регулирования (АСР) температуры промежуточного перегрева пара кот- лоагрегата. Система представляет собой двухконтурную каскадную систему, в которой первый контур включает впрыскивающий пароохладитель и стабилизирующий регулятор. Второй контур рассматриваемой АСР представляет собой собственно промежуточный пароперегреватель и корректирующий регулятор.

Динамические характеристики объекта регулирования взяты по данным, полученным для наиболее тяжелого режима (минимальная нагрузка — 60% номинальной) работы вторичного пароперегревателя котла ТПЕ — 214 Новосибирской ТЭЦ — 5, т.к. на станции используется не самый экономичный способ регулирования температуры — впрыск, что при расходе конденсата на впрыск 1 т/ч снижает КПД блока на 0,2%. Эта концепция регулирования тем более требует оптимизации переходных процессов.

Большинство теплоэнергетических объектов — объекты с самовыравниванием, в том числе и температура перегретого пара.

Для оценки переходных процессов использованы принятые в теплоэнергетике критерии.

Используя математическую модель рассматриваемой автоматической системы регулирования, и настройки ПИД — регулятора, полученные различными методами, были получены переходные процессы.

При исследовании расчетных методов определения ОПН наиболее близким к оптимальному по критериям качества переходного процесса является переходный процесс, когда настройки определялись методом Рейниша.

При использовании настроек полученных другими 4 расчетными методами: Копеловича, Опельта, фирмы Hartmann & Braun, Чин, Хронс, Ресвик № II для определения настроек регулятора, при моделировании были получены расходящиеся переходные процессы. Данные методы были разработаны для другой структуры реализации ПИД — регулятора.

Т. к. техническое выполнение идеального дифференцирующего звена практически не осуществимо, то на практике, в промышленных регуляторах используется реальное дифференцирующее звено. Это следует учитывать при определении их оптимальных параметров настройки.

Для того чтобы свойства реального дифференцирующего звена приближались к свойствам идеального, необходимо одновременно увеличивать коэффициент передачи Кд и уменьшать постоянную времени

Тд так, чтобы их произведение оставалось постоянным: Тп = КдТд. Фирма Siemens принимает для ПИД — регуляторов коэффициент усиления дифференциатора Кд равным 5. Но при исследовании перечисленных выше 8 расчетных методов настройки ПИД — регуляторов при Кд равном 5 или 8-10 были получены расходящиеся переходные процессы, поэтому Кд был принят 1.

В некоторых случаях, когда неизвестны параметры объекта регулирования и требуется определить оптимальные параметры настройки регулятора, или требуется проверить оптимальность полученных настроек, а также скорректировать начальные параметры настройки регулятора, с целью получения оптимального переходного процесса, используются экспериментальные методы настройки.

Исследования экспериментальных методов определения оптимальных параметров настройки ПИД — регуляторов проводились при заданном максимальном Кд равном 8-10.

Выполненные исследования показывают, что необходимость применения реального регулятора уменьшает точность регулирования по сравнению с идеальным регулятором. Тем не менее преимущество ПИД — регуляторов перед ПИ — регуляторами остаётся бесспорным.

Метод «Кузбасс» и метод Циглера — Никольса требует выведения системы автоматического регулирования на границу устойчивости для определения настроек регулятора, что очень часто недопустимо по условиям технологического процесса и очень часто невозможно выполнить технически.

В ходе исследований был модифицирован экспериментальный метод «Кузбасс» и назван методом НГТУ, который также как и метод фирмы Hartmann & Braun не требует вывода автоматической системы регулирования на границу устойчивости. Результаты исследований аналогичны полученным при исследовании метода фирмы Hartmann & Braun для поиска ОПН регулятора. Исходными для получения настроек являются оптимальные настройки ПИ — регулятора.

Предлагается в качестве экспериментального метода определения настроек регулятора использовать метод НГТУ и метод фирмы Hartmann & Braun, которые позволяют получить оптимальные настройки регулятора.

Возможно для определения начальных настроек ПИД — регулятора использовать метод Рейниша при Кд равном 1, в последующем проводя оптимизацию переходных процессов одним из экспериментальных методов: методом НГТУ или методом фирмы Hartmann & Braun.




Статьи из той же рубрики

Среда, 31 мая 2017 г.
Аккумуляторы для ТЭС
Аккумуляторы для ТЭС
Среда, 31 мая 2017 г.
Модель плавноступенчатого трансформаторно-тиристор
Модель плавноступенчатого трансформаторно-тиристор
Среда, 31 мая 2017 г.
Модель активного корректора коэффициента мощности
Модель активного корректора коэффициента мощности
Среда, 31 мая 2017 г.
Развитие науки
Развитие науки
АВТОР  БЛОГА
Сергей Плотников
Сергей Плотников
Мои контакты:
E-mail: naukatehru@yandex.ru
Skype: naukateh
РУБРИКИ
Наука
Открытия
Технологии
МОЖЕТ  ЗАИНТЕРЕСОВАТЬ

Автомобильные технологии

БЕСПИЛОТНИКИ И ВИРТУАЛЬНЫЕ БОЙЦЫ С НЕДОСТАТКАМИ: НЕСКОЛЬКО ТРЕНДОВ АРМИИ США

СТАТИСТИКА

Индекс цитирования      
© naukateh.ru