Стандартные алгоритмы, примененные в алгоритме работы

При разработке алгоритма, управляющего работой котла, использовались стандартные алгоритмы из библиотеки алгоритмов контроллера Ремиконт. Их названия приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. Алгоритмы из библиотеки контроллера Ремиконт.

Номер алгоблока	Код алгоритма	Полное название алгоритма
2.8	43 ПЕР	Переключение
1.2	34 КОР	Корень квадратный
1.4	23 СЛЖ	Слежение
1.8	53 СИТ	Среднее из трех
2.1	12 РИН	ПИД импульсный с нуль-органом
3.1	02 РАН	ПИД аналоговый с нуль-органом
3.2	02 РАН	ПИД аналоговый с нуль-органом
2.7	11 РИС	ПИД стандартный
2.8	02 РАН	ПИД аналоговый с нуль-органом
2.2	45 ИЗО	Избирательное отключение
2.3	45 ИЗО	Избирательное отключение
3.3	45 ИЗО	Избирательное отключение
3.4	45 ИЗО	Избирательное отключение

 

РАН (02) – ПИД аналоговый с нуль-органом.

Алгоритм формирует сигнал рассогласования и осуществляет пропорционально–интегрально–дифференциальное (ПИД) преобразование этого сигнала.

Сигнал рассогласования формируется как разность между суммой трех входных сигналов и сигналом задания. Суммирование входного сигнала осуществляется с помощью двух сумматоров.

Сигнал рассогласования равен:

 

 (1.10)

Сигнал задания х_здн находится в диапазоне 102,3 %, поэтому суммарный сигнал двух сумматоров также не должен выходить за этот диапазон.

ПИД-преобразование выполняется в соответствии с передаточной функцией:

 

 (1.11)

 

На входе ПИД-звена вводится зона нечувствительности  и сигнал рассогласования инвертируется. При  сигнал на входе ПИД-звена равен нулю; при  на вход ПИД-звена поступает сигнал, равный .

На выходе ПИД-звена установлен стандартный ограничитель. При достижении порога ограничения интегрирование в ПИД-звене прекращается и выходной сигнал интегратора "замораживается".

Параметры настройки.

· k₂ – k₅ – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 5 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;

· H₁, H₂ – уровни ограничения выходного сигнала. Соответственно по минимуму и максимуму;

· Н₃,Н₄ – соответственно порог срабатывания нуль-органа и гистерезис;

· Δ – зона нечувствительности;

· Т_и,Т_д – постоянные времени соответственно интегрирования и дифференцирования;

· Т_м – коэффициент, обычно устанавливаемый равным времени перемещения исполнительного механизма, соответствующего 100%-му изменению регулируемого параметра;

· Т_к – постоянная времени динамической балансировки алгоритма.

РИС (11) – ПИД импульсный стандартный.

Алгоритм формирует сигнал рассогласования и совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости приближенно выполняет ПИД-преобразование этого сигнала.

Сигнал рассогласования формируется как разность между суммой пяти входных сигналов Х₁ – Х₅ и сигналом задания.

Суммирование входных сигналов осуществляется с помощью двух сумматоров. Первый сумматор стандартный, но без фильтра. Выходной сигнал второго

 

 (1.12)

 

Свойства второго сумматора аналогичны свойствам первого за исключением того, что суммируются лишь два входных сигнала. Сигнал рассогласования равен:

 

 (1.13)

 

Сигнал задания x_здн находится в диапазоне ±102.3%, поэтому суммарный сигнал двух сумматоров также не должен выходить за этот диапазон.

Алгоритм содержит ПДД²-звено, имеющее передаточную функцию:

 

(1.14)

 

Что совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости дает передаточную функцию вида:

 (1.15)

 

Т_м и Т_м,0 – соответственно, установленный оператором коэффициент, определяющий полное время перемещения исполнительного механизма, и действительное время, с которым работает исполнительный механизм. Полное время перемещения исполнительного механизма – время его включения, которое приводит к 100%-му изменению регулирующего параметра. Обычно Т_м=Т_м,0. При этом, устанавливаемый оператором коэффициент k_п характеризует действительный коэффициент пропорциональности регулятора. В противном случае значение коэффициента пропорциональности равно k_пТ_м/Т_м,0.

На входе ПДД²-звена сигнал инвертируется и вводится зона нечувствительности. Имеется возможность установить четыре дискретных значения минимальной длительности импульса t_{и мин}, которая зависит от произведения двух параметров Δ и Т_м и определяется из таблицы 4.

 

Таблица 4.

δ = Δ х Тм, % х с	Tи мин, с
0 <δ ≤25.6	0.12
25.6 < δ ≤ 51.2	0.24
51.2 < δ ≤ 76.8	0.36
δ > 76.8	0.48

 

Если выбирается Т_м=Т_м,0 , то при любых значениях δ ≥ 12 "автоматически" устанавливается максимально допускаемая длительность минимального импульса, при которой отсутствуют автоколебания в замкнутой системе в режиме одного включения. Если δ < 12, автоколебания возможны в режиме одного включения.

Алгоритм РИС имеет нуль-орган, может работать в режиме дистанционного управления и переходить в отключенное состояние. В данном алгоритме отсутствует звено балансировки узла дистанционного управления. В связи с этим при переходе на дистанционный режим выходной сигнал алгоритма скачком принимает значение сигнала на входе 6. В данном алгоритме предусмотрена возможность динамической и статической балансировки алгоритма. Балансировка производится при отключении алгоритма, что имеет место в одном из режимов ДИСТ, РУЧН, СЛЕЖ. В отключенном состоянии звенья Д и Д² обнуляются, поэтому после включения алгоритма при постоянном сигнале рассогласования и в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости, алгоритм ведет себя как интегрирующее звено.

Параметры настройки.

· k₂ – k₅ – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 5 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;

· Н₃,Н₄ – соответственно порог срабатывания нуль-органа и гистерезис;

· Δ – зона нечувствительности;

· K_п – коэффициент пропорциональности;

· Т_и,Т_д – постоянные времени соответственно интегрирования и дифференцирования;

· Т_м – коэффициент, обычно устанавливаемый равным времени перемещения исполнительного механизма, соответствующего 100%-му изменению регулируемого параметра;

· Т_к – постоянная времени динамической балансировки алгоритма.

РИН (12) – ПИД импульсный с нуль-органом.

С учетом особенностей, присущих алгоритмам импульсного регулирования, алгоритм РИН соответствует алгоритму РАН.

СЛЖ (23) – слежение.

Алгоритм отслеживает сигнал , образованный разностью между суммой трех входных сигналов и сигнала задания. Входные сигналы суммируются с помощью стандартного сумматора.

Функция слежения заключается в следующем. В установившемся режиме сигнал у на входе звена слежения равен сигналу . Если сигнал  изменится, причем скорость этого изменения будет больше скорости слежения, равной 100/TI [%/мин], сигнал у начнет изменяться с постоянной скоростью 100/T1 [%/мин], стремясь сравняться с сигналом . Если скорость изменения сигнала  меньше скорости слежения, сигнал у в каждом цикле успевает сравняться с сигналом  и поэтому сохраняется равенство у = .

На выходе звена слежения установлен стандартный ограничитель.

Параметры настройки.

· k₂ – k₃ – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 3 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;

· k₅ – коэффициент, определяющий степень автоподстройки параметра TI;

· H₁, H₂ – уровни ограничения выходного сигнала. Соответственно по минимуму и максимуму;

· Н₃,Н₅ – соответственно пороги срабатывания двух пороговых элементов;

· H₄ – гистерезис, одинаковый для обоих пороговых элементов;

· TI – постоянная времени фильтра;

· Т₄, Т₅ – постоянные времени звеньев динамической балансировки соответственно алгоритма и узла дистанционного управления.

КОР (34) – корень квадратный.

Алгоритм выполняет операцию извлечения корня из двух сигналов, сформированных каналами a и b. Извлечение корня из положительных сигналов выполняется по формуле:

 

 (1.16)

 

где у – выходной сигнал алгоритма; х_a, х_b – сигналы соответственно по каналам a и b; все сигналы выражаются в процентах.

Извлечение корня из отрицательного числа выполняется по формуле:

 

 (1.17)

 

Таким образом, при стопроцентном сигнале по одному из каналов и при нулевом сигнале по другому каналу выходной сигнал алгоритма также равен 100 %

Параметры настройки.

· k₂ – k₅ – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 5 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;

· H₁, H₂ – уровни ограничения выходного сигнала. Соответственно по минимуму и максимуму;

· Н₃,Н₅ – соответственно пороги срабатывания двух пороговых элементов;

· H₄ – гистерезис, одинаковый для обоих пороговых элементов;

· T₂, T₃ – постоянная времени фильтра соответственно по каналам a и b;

· Т₄, Т₅ – постоянные времени звеньев динамической балансировки соответственно алгоритма и узла дистанционного управления.

ПЕР (43) – переключение.

Алгоритм выполняет функцию коммутатора аналоговых сигналов. Алгоритм подключает к аналоговому выходу один из пяти сигналов: один внутренний (сигнал задания) и четыре внешних, поданных на входы 1 – 4. Дискретные команды на переключение подаются на входы 5 – 8 алгоритма. Команда, поданная на вход с меньшим номером, имеет приоритет над командами, поданными на вход с большим номером. Сигнал на дискретном выходе в двоичном коде фиксирует текущее положение переключателя.

Алгоритм считается выключенным, если на его дискретные входы не подано ни одной команды. В этом случае к аналоговому выходу алгоритма подключен внутренний задатчик. Если на любой из входов 5 – 8 подан дискретный сигнал, к аналоговому выходу подключается один из входов 1 – 4, при этом считается, что алгоритм работает в режиме дистанционного управления и ведущий алгоблок переходит в режим СЛЕЖ. В алгоритме предусмотрена балансировка любого из входов 1 – 4. Параметры балансировки устанавливаются при помощи коэффициента Т₅. При Т₅ = 0 балансировка отсутствует. При 0 < Т₅ < ∞ вводится динамическая балансировка, благодаря которой при переходе в режим ДИСТ (при переключении с задатчика на любой из каналов 1 – 4) выходной сигнал меняется плавно с постоянной настраиваемой скоростью V=100/Т₅ [%/мин]. Также плавно и с тойже скоростью происходит переход с одного из входов на любой другой. При Т₅ = ∞ исходная разница в сигналах "замораживается" и присутствует как постоянна добавка к текущему сигналу. Алгоритм переходит в отключенное состояние, если он работает в одном из режимов ДИСТ, РУЧН, СЛЕЖ. В отключенном состоянии вводится балансировка канала задатчика, которая заключается в том, что к сигналу задатчика добавляется сигнал компенсации, устанавливающий точное равенство аналоговых сигналов по цепи задатчика и на выходе алгоблока. В алгоритме предусмотрено два вида указанной балансировки – динамическая и статическая. При динамической балансировке, после включения алгоритма (при отсутствии команд на входах алгоритма 5 – 8 и режимов РУЧН, СЛЕЖ) сигнал компенсации уменьшается до нуля с постоянной настраиваемой скоростью V=100/Т₄ [%/мин]. Статическая балансировка осуществляется с помощью соответствующего автоматического изменения сигнала задатчика. После включения алгоритма последнее значение сигнала задания запоминается. При статической балансировке звено динамической балансировки обнуляется (Х₉=0). Выбор вида балансировки канала задания осуществляется при помощи коэффициента Т₄. При Т₄=0 балансировка отсутствует, при 0 < Т₄ < ∞ вводится динамическая, а при Т₄ = ∞ - статическая балансировка.

Контроль сигналов в различных точках алгоритма ведется с помощью стандартной процедуры. В контрольных точках 1 – 8 контролируются входные сигналы алгоритма, в точках 9, 10 – сигналы динамической балансировки соответственно по каналу задания и по входам 1 – 4.

Параметры настройки.

· k₂ – k₄ – масштабные коэффициенты соответственно по входам 2 – 4 алгоритма. Сигнал на входе 1 не масштабируется;

· Т₄ ,Т₅ – постоянные времени звеньев динамической балансировки соответственно по каналам задания и по входам 1 – 4 алгоритма.

ИЗО (45) – избирательное отключение.

При отсутствии запретов алгоритм формирует выходной сигнал, равный размерности между сигналом на входе I и сигналом задания.

Входной сигнал фильтруется. По разностному сигналу вводится зона не чувствительности.

В алгоритме предусмотрены два типа запретов.

Запрет на знак выходного сигнала запрещает изменение сигнала в область положительных и отрицательных значений. Команды запрета подаются в этом случае на входы соответственно 2 и 3. Если команды запрета поданы одновременно на входы 2 и 3, выходной сигнал алгоритмов становится равным нулю.

Запрет на изменение выходного сигнала запрещает изменение сигнала выше или ниже (по абсолютной величине) того значения у₀, которое имел выходной сигнал в момент действия запрета. Команда запрета на увеличение сигнала подается на вход 4, на уменьшение – на вход 5. Если команды запрета поданы одновременно на входы 4 и 5, выходной сигнал алгоритма "замораживается" при любом изменении входного сигнала.

Параметры настройки.

· Н₅ – зона нечувствительности;

· T₃ – постоянная времени фильтра;

· Т₄, Т₅ – постоянные времени звеньев динамической балансировки соответственно алгоритма и узла дистанционного управления.

СИТ (53) – среднее из трех.

Алгоритм выделяет средний по уровню сигнал из трех входных аналоговых сигналов.

Выходной сигнал фильтруется, суммируется с заданием и ограничивается стандартным ограничителем.

Параметры настройки.

· H₁, H₂ – уровни ограничения выходного сигнала. Соответственно по минимуму и максимуму;

· Н₃,Н₅ – соответственно пороги срабатывания двух пороговых элементов;

· H₄ – гистерезис, одинаковый для обоих пороговых элементов;

· TI – постоянная времени фильтра;

· Т₄, Т₅ – постоянные времени звеньев динамической балансировки соответственно алгоритма и узла дистанционного управления.