АВТОМАТИЧЕСКИЕ МИКРОДОЗАТОРЫ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МИКРОДОЗИРОВАНИЯ

Известно, что устойчивость и качество любой системы автома­тического регулирования зависят от правильного выбора парамет­ров ее настройки.

Требования к качеству регулирования в каждом конкретном случае определяются технологическими особенностями управляемого процесса и не могут быть одинаковыми при решении различных за­дач автоматизации 1[Л. 53—54].

Исследуемый микродозатор является многомерной системой, поэтому эффективным способом регулирования процесса микродо- зирования является комбинированно-инвариантный і[Л. 45—48].

Среди высококачественных автоматических систем заслуживают серьезного внимания системы, построенные на основе компенсации влияния возмущений, или инвариантности регулируемого параметра от возмущений, действующих на объект регулирования.

В комбинированной САР микродозирования объединены два основных принципа построения САР: регулирования по отклонению (замкнутая САР) и регулирования по возмущению (разомкнутая

Исследуемый микродозатор жидкости по каналу / является статическим объектом, обладает большой инерцией и значительным запаздыванием, работает при очень медленно изменяющихся возму­щениях со стороны тока в цепи питания микродозатора. Поэтому для регулирования здесь можно выбрать ПИ-регулятор и расчет оптимальных параметров настройки произвести для этого канала методом расширенных частотных характеристик |[Л. 44]. При этом не­обходимое условие для расчета параметров настройки замкнутой линейной системы регулирования микродозирования, обеспечиваю­щей затухание не ниже заданного значения, имеет вид:

WM{m m)Wp(m ш) = 1 (9)

или

Wv(m цо) = №*м(т; /со), (10)

где

W (m;ia>) =

— обратная (инверсная) расширенная амплиту дно-фазовая характерис­тика микродозатора (объекта);

1

Wp (т; /со) =

(т; /со)

= вм(т; й>)е'^м(т,“> (И)

— расширенная амплитудно-фазовая характеристика регулятора. Здесь ©м(ап; со) и FM(m со) — вещественные функции со и т. Следовательно, для того чтобы процесс регулирования системы мькродозирования жидкости имел степень затухания не ниже задан­ного значения, регулятор в режиме вынужденных колебаний должен усиливать входящие в него воздействия в ©м(яг; со) раз и сдвинуть их по фазе на угол FM (m со).

Расширенная амплитудно-фазовая характеристика ПИ-регулято - ра имеет вид:

™ , .4 с1(—тш+ш) + Со

ГР (т> т) = - mco+ш-----------------------

ИЛИ

V (со — Cimco)2 + е2іСо2

[і

+ arctg------------------------------ — arctg <o

, - C0 — CitnO)

x<?

Из уравнения (11) и (12) получаем:

л, V(Co — С, ОТ<0)2 + С2,й)2

0m(m;w)== «уТтиг. ' (13)

1Z С ICO

FH(m; «) = - у + arctg — arctg m. (14)

Решая уравнения (13) и (14) относительно Сі и Со, получаем расчетные формулы для определения параметров настройки регуля-

38

тора cricfeMbi микродозироваиия жйдкости, обеспечивающих значе­ние степени затухания процесса регулирования не ниже г|)=0,75, ко­торому соответствует т = 0,221:

Cl = @M(m; о)—cosFM(m со)]/ (45)

£0 = G>(l + m2)©M(т; со) sin FM(/n; со). (16)

Для выбора оптимальных пара - iCff метров 'настройки ПИ-регулятора по выражениям (16) и (16) в плоскости - настроечных параметров регулятоіра Со и Сі ■вну’ґри области устойчивости строится линия равного затухания и затем выбираются настроечные пара­метры справа от вершины кривой (рис. 36).

Результаты расчета параметров настіройки системы регулирования ми - кродозирования Со и Сі для различ­ных рабочих частот приведены в табл. 2.

По вычисленным дан-ным в про­странстве параметров настройки ре­гулятора с о и Сі строїш кривую рав-

Таблица

ного затухания внутри области устойчивости для системы регулиро­вания і[Л. 33]. Из прафика co = f(ci) находим, что в качестве опти­мальной настройки могут быть рекомендованы

м А • мин

Эти оптимальные настроечный параметры использованы при Моделировании САР микродозирования жидкости.

іНиже рассматриваются расчет и выбор компенсирующего уст­ройства для комбинированной системы регулирования микродозирования жидкости, которая обеспечивает независимость координат регулирования от основного возмущения (давления в технологическом объекте) (Л - 50].

(Выполнением условия инвариантности в данной комбинирован­ной системе регулирования микродозирования жидкости является равенство

(Р)

Wk = ^1 (Р) Wp(р) ’ (17)

где WK(p)—передаточная функция компенсирующего устройства.

Передаточную функцию регулятора для замкнутого контура можно представить в виде

= * TtV > (18)

где Ти — время изодрома, с; k — коэффициент усиления, мл*С/(м*А).

Подставляя численные значения оптимальных параметров на­стройки, получаем:

3,5/?+ 1

^>=5°-жё--

После подстановки численных значений параметров в условие (17) и соответствующих преобразований выражение для компенси­рующего устройства САР микродозирования примет вид

3,5-0,024 (12,84/7* + 5,42/7 + )р *к(Р) — 50.0,00984 (5,71/72 + 3,916/7 + 1) (3,5/?+1) *

Полученное выражение является практически трудно реализуе­мым, поэтому выбираем более простой вид компенсирующего уст­ройства, удовлетворяющий требованиям комбинированной системы регулирования микродозирования жидкости

(p) = kojj^rl. (20)

Оптимальные параметры выбранного компенсирующего устрой­ства САР микродозирования определяем известным методом [JI. 49].

Таким образом передаточную функцию компенсирующего уст­ройства с оптимальными параметрами настройки для исследуемого микродозатора получаем в виде