способ каскадного регулирования технологического параметра теплоэнергетического объекта

Формула изобретения

СПОСОБ КАСКАДНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА путем изменения положения регулирующего органа по динамически преобразованной сумме отклонения стабилизируемой величины от заданного значения и корректирующего сигнала, пропорционального динамически преобразованному сигналу отклонения регулируемого параметра от сигнала задания, и сигнала коррекции по дифференциальному сигналу задания при нагрузке объекта меньше заданной, отличающийся тем, что вычисляют производную от текущего значения регулируемого параметра и отношение между производной заданного значения регулируемого параметра и производной измеренного текущего значения регулируемого параметра и по этому отношению формируют коэффициент динамической настройки суммы сигналов отклонения стабилизируемой величины от заданного значения и корректирующего сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение используется в теплотехнике при автоматизации теплоэнергетических объектов каскадным регулированием.

Известен способ каскадного регулирования [1] в котором сигнал задания регулируемой величины и сигнал текущего значения регулируемой величины поступают на вход регулятора. При отклонении регулируемой величины выходной сигнал регулятора поступает на вход интегратора (интегрируется). Недостаток этого способа заключается в том, что возмущения, вносимые изменением нагрузки существенно увеличивают время переходного процесса.

Известен способ каскадного регулирования технологического параметра теплоэнергетического объекта [2] в котором сигнал задания регулируемого параметра дифференцируется с постоянной времени, величина которой зависит от нагрузки объекта и при нагрузке объекта меньше заданной величины, соответствующим образом корректируется регулирующее воздействие. Недостатком этого устройства является то, что параметры динамической настройки регулятора не зависят от внутренних возмущений в объекте, наличие которых увеличивает длительность переходных процессов, ухудшает динамическую точность регулирования.

Цель изобретения повышение динамической точности регулирования при внутренних возмущающих воздействиях в теплотехническом объекте.

Цель достигается тем, что в способе каскадного регулирования путем изменения положения регулирующего органа по динамически преобразованной сумме отклонения стабилизируемой величины от заданного значения и корректирующего сигнала, пропорционального динамически преобразованному сигналу отклонения регулируемого параметра от сигнала задания, сигнала коррекции по дифференциальному сигналу задания при нагрузке объекта меньше заданной, вычисляют производную от текущего значения регулируемого параметра и отношение между производной заданного значения регулируемого параметра и производной измеренного текущего значения регулируемого параметра и по этому отношению формируют коэффициент динамической настройки суммы сигналов отклонения стабилизируемой величины от заданного значения и корректирующего сигнала. Отношение производной задания к производной текущего значения регулируемой величины зависит не только от нагрузки, которая является внешним возмущением, но зависит и от внутренних возмущений в регулируемом объекте. Чем больше соотношение производных, тем больше постоянная времени регулируемого объекта и требуется увеличение коэффициента динамической настройки. Если увеличение соотношения производных обусловлено большей скоростью изменения задания, то также возникает необходимость в увеличении коэффициента динамической настройки. Введение коэффициента динамической настройки по соотношению производных сигнала задания и сигнала текущего значения регулируемого параметра позволило адаптировать регулятор не только по измененному сигналу задания, но и по значению внутренних параметров объекта, что повысило быстродействие системы регулирования.

На чертеже изображена структурная схема устройства, позволяющего осуществить предлагаемый способ.

Система включает в себя блок задания 1, сумматор 2, датчик 3 регулируемого параметра, ПИ-корректирующий регулятор 4, сумматор 5, стабилизирующий регулятор 6, датчик 7 стабилизируемой величины; регулирующее устройство 8, блок коррекции 9, датчик нагрузки 10, сумматор 11, задатчик нагрузки 12, исполнительный блок 13, дифференциатор 14, делитель 15, дифференциатор 16, блок формирования 17.

Выход задатчика регулируемого параметра 1 подключен к отрицательному входу первого сумматора 2 и к первому входу дифференциатора 14. Выход дифференциатора 14 подключен через исполнительный блок 13 на второй положительный вход сумматора 2. На первый вход блока делителя 15 поступает выходной сигнал дифференциатора 14, а на второй вход выходной сигнал дифференциатора 16. Выход блока деления (соотношения) 15 подключен через формирователь 17 на вход настройки ПИ-корректирующего регулятора 4. Выход сумматора 2 подключен на первый вход ПИ-корректирующего регулятора, выход которого подключен на положительный вход сумматора 5. Выход датчика стабилизируемой величины 7 подключен на отрицательный вход сумматора 5, выход которого подключен на вход стабилизатора 6, управляющего регулирующим устройством 8. Датчик нагрузки 10 подключен на отрицательный вход сумматора 11 и на вход блока коррекции 9, выходы которого подключены к входу настройки дифференциатора 14 и на вход настройки ПИ-корректирующего регулятора 4 соответственно, а третий выход подключен к входу настройки стабилизирующего регулятора. Выход сумматора 11 подключен к входу исполнительного блока 13. Выход сумматора 2 подключен к основному входу ПИ-корректирующего регулятора 4. Выход задатчика нагрузки 12 подключен к положительному входу сумматора 11. Выход датчика регулируемого параметра подключен на вход дифференциатора 16. Задатчики регулируемого параметра 1 и нагрузки 12 формируют сигналы, величина которых соответствует заданному значению регулируемого параметра и нагрузки.

Сумматоры 2, 5 и 11 сравнивают заданные и действительные значения регулируемого параметра, стабилизируемого параметра и нагрузки соответственно.

Датчики 3, 7 и 10 определяют текущие значения регулируемого параметра, стабилизируемого параметра и нагрузки соответственно.

Корректирующий 4 и стабилизирующий 6 регуляторы по величине ошибки регулирования формируют управляющие сигналы. Величина управляющего сигнала зависит от параметров настройки, изменения которых производится через дополнительные входы.

Регулирующее устройство 8 позволяет изменять регулирующее воздействие на объект, параметр которого стабилизируется.

Блок коррекции 9 по сигналу с выхода датчика нагрузки 10 формирует сигналы, определяющие постоянную времени дифференциатора 14, коэффициенты ПИ-корректирующего регулятора и параметры стабилизирующего регулятора.

Исполнительный блок 13 осуществляет подключение выходного сигнала дифференциатора 14 как корректирующий сигнал на вход сумматора 2, если действительное значение нагрузки меньше 70% от заданного.

Дифференциаторы 14 и 16 находят производные заданного и текущего значения соответственно регулируемого параметра.

Делитель 15 осуществляет деление производной от сигнала задания на производную от сигнала текущего значения регулируемого параметра.

Формирователь 17 по сигналу с выхода делителя 15 соответствующим образом изменяет параметры ПИ-корректирующего регулятора 4.

При постоянной нагрузке и при отсутствии возмущающих воздействий на регулируемую величину параметры ПИ-корректирующего регулятора и стабилизирующего регулятора остаются без изменения.

При изменившейся нагрузке адаптацию параметров регуляторов 4 и 6 производит блок коррекции 9.

Входной сигнал ПИ-корректирующего регулятора 4 изменяется в зависимости от входного корректирующего сигнала, подключаемого при изменении сигнала задания и нагрузки существенно меньшей заданной.

При появлении внутренних возмущающих воздействий в объекте регулирования, или внешних возмущающих воздействиях, или при изменении производной от сигнала задания меняется соотношение между производной сигнала задания и производной сигнала текущего значения регулируемой величины. Введенные элементы 15 и 16 находят это соотношение и соответствующим образом через формирователь 17 изменяют параметры ПИ-корректирующего регулятора 4. Увеличение этого соотношения приводит к увеличению коэффициента динамической настройки ПИ-корректирующего регулятора 4, а уменьшение к уменьшению динамической настройки.

Таким образом коррекция параметров динамической настройки осуществляется не только при изменении нагрузки, но и при изменении параметров, обусловленных внутренними возмущениями, что уменьшает постоянную времени замкнутой системы и соответственно повышает быстродействие системы. Уменьшение длительности переходного процесса повышает динами- ческую точность системы, система становится более устойчивой, что повышает ее надежность, увеличивает срок службы оборудования, что приводит к экономическому эффекту.