18.5.        ПОНЯТИЕ СИНТЕЗА АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

После определения по алгоритмической структурной схеме (рис. (8.2) каналов управления объектом автоматизации необходимо выбрать оптимальный закон регулирования по каждому из каналов.

Предварительно по каждому из каналов необходимо выбрать измерительное устройство регулируемого параметра и регулирующий орган для реализации управляющих воздействий по данному каналу управления.

В общем случае структурная схема автоматической системы регулирования по каждому из кана:юв управления объектом автоматизации с учетом (18.1) имеет вид, представленный ка рис. 18.4,а, где йГрр(р), W^p.o(/^). f^K.y(P) и fF„.j,(p)~ передаточные функции реального регулятора, регулирующего органа, объекта автоматизации по данному каналу управления (КУ) и измерительного устройства (ИУ).

Таким образом, объект автоматизации представляется несколькими автоматическими системами регулирования со структурными схемами, например, вида, приведенного рис. 18.4, G.

Из теории автоматического регулирования известно, что автоматическая система регулирования состоит из регулятора и объекта регулирования, оиределениым образом взаимодействующих между собой. При передаточных функциях регулятора fVr,(jy) н объекта регулирования й^ой(Р) структурная схема автоматической системы регулирования имеет вид, представленный на рис. 18.4,6.

Для исключения неопределенности при расчете автоматических систем регу.ііирова- ния в качестве регулятора на структурной схеме, приведенной на рис. 18.4,6, принимается его линейная модель со стандартными законами регулирования. Баг/ластное же звено реального регулятора (см. рис. 18.1) относится к объекту регулирования.

С учетом этого из сравнения схем на рис. 18.4,0 и о следует, что реальный объект автоматизации представляется в виде нескольких объектов регулирования (ОР) с передаточными функциями

Так, объект автоматизации с алгоритмической структурной схемой, представленной на рис. 18.2, с учетом рис. 18.3 представляется двумя объектами регулирова

ния с передаточными функциями

и

Каждый объект регулирования имеет свою локальную автоматическую систему регулирования.

Таким образом, автоматическая система реального объекта автоматизации состоит из нескольких локальных автоматических систем регулирования, причем объекты регулирования этих систем в большинстве случаев конструктивно и технологически не выделяются из объекта автоматизации.

Локальные АСР реального объекта автоматизации безусловно определенным образом взаимодействуют между собой, обеспечивая требуемый алгоритм его функционирования. Однако приведенное теоретическое обоснование позволяет осуществлять проектирование, выбор регуляторов и расчет оптимальных параметров их настройки, исходя из локальных АСР, рассматривая воздействия на данную локальную АСР других локальных АСР как внешние возмущающие воздействия. Это существенно упрощает решение задачи.

В структурной схеме локальной АСР, приведенной на рис. 18.4,6, передаточная функция объекта регулирования без учета балластного звена регулятора известна. Для осуществления дальнейшего синтеза АСР необходимо определить оптимальный закон регулирования и затем выбрать автоматический регулятор, наиболее близко реализующий этот закон регулирования.

При проектировании в технически обоснованных случаях необходимо шире применять принцип инвариантности локальных систем по отношению к наиболее характерным возмущающим воздействиям. В первую очередь необходимо предусматривать компенсации возмущающих воздействий между локальными системами, что обеспечит их работу в оптимальном устойчивом режиме

и повысит надежность работы объекта автоматизации.

Простейшая структурная схема, инвариантная по отношению к возмущающему воздействию /, представлена на рис. 18.5.

Найдем передаточную функцию Wfip) системы по каналу этого возмущающего воздействия. Для этого изобразим структурную схему системы по каналу возмущающего воздействия / и по правилам эквивалентного преобразования схем приведем ее к виду, представленному на рис. 18.6.

Из структурной схемы на рис. 18.6 находим передаточную функцию

где f — передаточная функция объекта по каналу возмущающего воздействия; 1^к(р) — передаточная функция корректирующего звена.

Условие инвариантности системы, представленной на рис. 18.5, по отношению к возмущающему воздействию / будет иметь место при W^/(/;) = О, т. е. при

Из (18.3) находим требуемую передаточную функцию корректирующего звена, обеспечивающего инвариантность системы;

Так, если в системе применен ПИ-регу- лятор и если передаточные функции объекта регулирования по каналам возмущающего и управляющего воздействий примерно равны; И^об (Р) = l^'oiS/(p)^ то передаточная функция корректирующего звена

Корректирующее звено может быть реализовано с помощью дифференциатора (см. табл. 18.2) с параметрами настройки

В проектах автоматизации необходимо приводить передаточные функции Я^об(р) объектов регулирования по всем локальным контурам регулирования, передаточные функции корректирующих звеньев, изображения структурных инвариантных схем, схем с переменной структурой и т. д.

Если аналитические выражения отдельных объектов регулирования неизвестны, то следует приводить их временные или частотные характеристики.

В проектах автоматизации необходимо также приводить ориентировочный расчет значений параметров настройки регуляторов, в окрестностях которых следует находить их оптимальные значения при наладке системы с учетом фактических динамических характеристик смонтированного объекта автоматизации.