Структурная схема системы управления

Выполним исследование системы регулирования давления в выходном трубопроводе питательного насоса. В основе алгоритма регулирования давления – пропорционально-интегрально-дифференциальное (ПИД) регулирование [19,20].
Данный тип регулирования формирует сигнал управления на основе суммы трех составляющих:
пропорциональная ошибки регулирования;
интеграл ошибки регулирования;
производная ошибки регулирования.
ПИД регулирование может обеспечить достаточно малое время переходных процессов, а также устойчивость системы к воздействию внешних возмущений.
В общем виде систему с ПИД-регулятором можно изобразить, как представлено на рисунке 3.1. На данном рисунке обозначены следующие сигналы и величины:
Uзt – сигнал задания регулируемой координаты;
Uеt – сигнал ошибки регулирования;
Uрегt – выходной сигнал ПИД-регулятора;
Uвыхt – сигнал регулируемой координаты;
Kр∙et – пропорциональная составляющая сигнала регулирования;
KI∙etdt – интегральная составляющая сигнала регулирования;
KD∙detdt – дифференциальная составляющая сигнала регулирования.
Применительно к системе регулирования давления питательного насоса структурная схема автоматического регулирования будет иметь вид, показанный на рисунке 3.2.
Рисунок 3.1 – Общий вид системы с ПИД-регулятором
Рисунок 3.2 – Структурная схема системы регулирования давления
На рисунке 3.2 обозначены следующие сигналы и величины:
WПИДs – передаточная функция ПИД-регулятора;
WПЧs – передаточная функция преобразователя частоты;
WАДs – передаточная функция асинхронного электродвигателя;
WНs – передаточная функция центробежного насоса;
Wтрs – передаточная функция трубопровода;
WДДs – передаточная функция датчика давления;
fПЧs – выходная частота преобразователя частоты;
ωАДs – частота вращения асинхронного электродвигателя;
Qнs – объемный расход воды через насос;
ps – давление в нагнетательном трубопроводе;
UОСs – сигнал обратной связи по регулируемой координате, полученный от датчика давления.
В состав системы автоматического регулирования входят следующие элементы и сигналы:
входное воздействие (уставка, задание регулируемой координаты);
ПИД-регулятор давления, реализованный на основе преобразователя частоты;
преобразователь частоты;
асинхронный электродвигатель;
центробежный насос;
объект управления (трубопровод);
датчик давления – источник обратной связи о фактическом давлении.
В рассматриваемой системе объектом управления является участок трубопровода линии подачи питательной воды в котельный агрегат.
Задание на требуемое давление формируется средствами верхнего уровня автоматической системы управления технологическим процессом