НЕЛИНЕЙНЫЕ САУ С ТРЁХПОЗИЦИОННЫМ РЕЛЕ
На судах нелинейные САУ с трехпозиционным реле, характеристика которого приведена на рис.33.1, используются, пожалуй, чаще других нелинейных систем, так как у этих САУ резко уменьшена интенсивность изменений режимов работы объекта в единицу времени и практически почти исключены автоколебания.
Поведение САУ с трехпозиционным реле более спокойное, сопровождается меньшим износом регулирующих органов, точность регулирования выше, чем, например, в САУ с двухпозиционным реле. САУ всех судовых холодильных установок содержат трехпозиционное реле.
Эти качества можно выявить на примере САУ холодильной установкой, функциональная схема которой приведена на рис.35.1. САУ содержит регулятор, в состав которого входит трехпозиционное реле 1 и блок памяти 2. Если фактическая температура q в холодильной камере отличается от заданной q ЗАД на малую величину e НЧ, называемую зоной нечувствительности, то выходной сигнал u регулятора нулевой и содержимое блока памяти остаётся неизменным. Блок памяти хранит величину задания текущего положения исполнительного механизма ИМ и, следовательно, сечение (степень открытия) регулирующего органа РО. Компрессор работает на камеру с постоянной холодопроизводительностью. Регулирующий орган установлен на линии байпаса - возврата хладоагента с выхода компрессора на его вход. Чем больше сечение РО, тем меньше хладоагента поступает в камеру, т.е. меньше холодопроизводительность компрессора. Эта схема регулирования холодопроизводительности не единственная, существует также другие способы регулирования.
|
|
|
Если разность температур q и q ЗАД достаточно велика и превышает e НЧ, то на выходе трехпозиционного реле устанавливается сигнал либо + um, либо - um. По этому сигналу изменяется в нужную сторону на единицу содержимое блока памяти и изменяется скачком на одну ступень сечение РО. Естественно, из-за инерционности холодильной камеры изменение температуры q в ней будет происходить с запаздыванием. Поэтому после ступенчатого изменения сечения РО следует пауза, составляющая обычно 4...10 минут. Если разность температур q и q ЗАД по-прежнему превышает e НЧ, то снова на ступень изменяется сечение РО. Однако, как правило, в большинстве случаев повторного изменения сечения РО не требуется, так как за время паузы температура q приближается к q ЗАД на величину, не превышающую e НЧ, и на выходе реле снова устанавливается u =0. В сравнении с САУ, содержащей двухпозиционное гистерезисное реле (рис.33.2 и рис.33.3), где происходит автоколебательное изменение регулируемого сигнала (рис.34.1), в САУ с трехпозиционным реле автоколебания обычно не возникают, т.е. ведет она себя более спокойно и переключается РО гораздо реже, чем уменьшается его механический износ. Качественно изменение регулируемого сигнала происходит так, как показано на рис.35.2.
|
|
|
Пусть 1 - начальная точка, лежащая в зоне температур, отличающихся от заданной на величину меньшую зоны нечувствительности e НЧ. Обычно в течение времени паузы длительностью Т0 процесс изменения температуры q проходит по линиям вида 1-3 и 1-4 (и далее по линиям 3-7-11 или 4-8-12), когда температура остается в пределах зоны нечувствительности, ограниченной температурами q min и q max, которые отличаются от заданной q ЗАД на величину e НЧ. В точках 3 и 4 сечение РО не изменяется. Если температура повышается по линии 1-2, то в точке 2 сечение РО изменится так, что холодопроизводительность компрессора на камеру возрастет. Далее процесс может пойти либо по линии 2-5, либо по линии 2-6. Обычно температура изменяется по линии 2-6, и в точке 6 спустя время Т0 сечение РО остается неизмененным. Реже процесс идет по линии 2-5. В точке 5 снова повысится холодопроизводительность компрессора. Обычно такого повторного изменения холодопроизводительности достаточно, чтобы далее температура вошла в зону нечувствительности по траектории 5-9. Только в исключительно редких по времени случаях потребуется многократное изменение холодопроизводительности, например при пуске холодильной установки или при значительной по объему загрузке камеры рыбной продукцией. В основном же, температура изменяется в пределах зоны нечувствительности, а переключения РО достаточно редки. Можно ширину зону нечувствительности уменьшить, тем самым повысив точность регулирования температуры, но тогда число переключений РО возрастет. Если сравнивать нелинейные САУ с двух- и трехпозиционным реле при одинаковой интенсивности переключений РО, то точность регулирования температуры с трехпозиционным всегда выше.
|
|
|
Трехпозиционное реле имеет много вариантов исполнения. На рис.35.3 приведена простейшая конструкция электрического трехпозиционного реле, которая часто применяется в САУ. К двум неподвижным контактам подведены два напряжения +um и -um. К подвижному рычагу с контактом подведен сигнал перемещения, пропорциональный величине e (способы преобразования температуры в перемещение рассмотрены в лекции по датчикам температуры). При e =0 подвижный контакт находится точно посредине между неподвижными, выходной сигнал u =0. При e = + e НЧ подвижный контакт замыкается с верхним неподвижным и с подвижного контакта снимается сигнал u =+um. При e =- e НЧ с подвижного контакта снимется сигнал u =-um. Величина зоны нечувствительности e НЧ настраивается перемещением влево/вправо точки поворота рычага.
|
|
|
Блок памяти реализуется на основе реверсивного счетчика импульсов. Счетчик импульсов периодически через время Т0 (рис.35.2) подключается к трехпозиционному реле. Если на выходе реле сигнал 0, то состояние счетчика не изменяется, если сигнал +um, то к показаниям счетчика добавляется единица, а при сигнале -um из счетчика вычитается единица. Степень открытия регулирующего органа РО определяется числом, записанном в счетчике. Число ступеней сечения РО обычно равно 3...5.
Схема, приведенная на рис.35.1, не единственная. В других схемах вместо блока памяти и исполнительного механизма применяется сервопривод любого из ранее рассмотренных типов. Сервопривод представляет собой интегрирующее звено, и при нулевом сигнале на его входе выходной сигнал сохраняет ранее достигнутое значение (см. рис.19.4). Следовательно, сервопривод обладает памятью и одновременно он может управлять регулирующим органом. Если сервоприводом является электродвигатель, то при нулевом напряжении u на нем, двигатель неподвижен, и сечение РО не изменяется. Если напряжение на двигателе равно +um, то двигатель в течение времени Т0 вращается и увеличивает сечение РО, что снижает холодопроизводительность компрессора. При напряжении -um двигатель уже будет вращаться в противоположную сторону и уменьшать сечение РО. САУ с сервоприводом обладает плавностью изменения сечения РО, что повышает точность регулирования. Для этого также нужно обеспечить малую скорость перемещения затвора регулирующего органа. Простым решением является применение специального редуктора с очень большим передаточным число - порядка нескольких тысяч. На практике чаще всего применяют редуктор с передаточным числом порядка нескольких десятков, а двигатель при этом работает в импульсном режиме (рис.19.4) включения/выключения.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 539; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!