Книга является учебным пособием по вопросам теории автоматического регулирования тепловых процессов для студентов энергетических вузов специализации „Тепловой контроль и автоматика".
Она содержит сведения по теории автоматического регулирования тепловых процессов, динамике промышленных регулируемых объектов и автоматических регуляторов. В ней излагаются также методы приближенного расчета систем автоматического регулирования с одной регулируемой величиной и методы экспериментального исследования характеристик регулируемых объектов и автоматических регуляторов в промышленных условиях.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Наше народное хозяйство со все убыстряющимися темпами 'насыщается средствами автоматизации. В промышленности осуществляется организованный переход к комплексной автоматизации цехов и целых предприятий. Разрабатываются и внедряются новые типы аппаратуры. Совершенствуются и усложняются схемы автоматического регулирования.
Развитие техники .автоматизации сопровождается интенсивным развитием теории автоматического регулирования. Успехи, достигнутые в этой области, позволяют эффективно решить многие задачи, выдвигаемые практикой регулирования.
Инженер по эксплуатации средств автоматизации постепенно становится одним из ведущих специалистов предприятия. Новые задачи в области aiBTO-матвзации предъявляют и -новее требования к квалификации этих специалистов. В условиях современного производства инженер рассматриваемого профиля должен не только хорошо быть знаком со сложной и многообразной практической стороной дела, но и иметь достаточную теоретическую подготовку, позволяющую ему активно руководить процессом постепенного перевода предприятия в целом на полностью автоматизированное производство. Он должен уметь правильно поставить опыты по определению динамических характеристик промышленной установки и верно их обработать, правильно выбрать автоматический регулятор или схему регулирования и рассчитать нужную их настройку. Поскольку причины неудовлетворительной работы регулирования могут быть вызваны дефекта-.ми или несовершенством технологического процесса, ему нужно уметь выяснять и устранять эти причины. Он дол-
жен, наконец, искать наиболее эффективные в условиях его предприятия решения практических задач регулирования, непрерывно расширяя круг про-цессов, охватываемых автоматизацией.
В опубликованных учебных .поеос биях и руководствах по автоматическо» му регулированию-затронутые нами вопросы освещаются, к сожалению, крайне недостаточно. В настоящее время имеется настоятельная необходимость в создании ряда руководств и пособий по применению методов теории автоматического регулирования к конкретным условиям той или иной отрасли • промышленности, с учетом типичных свойств технологических процессов, промышленного оборудования и серийно выпускаемых автоматических регуляторов.
Настоящая книга представляет по-( пытку создания такого рода пособия в области регулирования тепловых процессов. В основу ее положены материалы, накопленные автором в процессе чтения специальных курсов v для студентов специализации «Тепловой -контроль и автоматика» в Московском энергетическом институте им. В. М. Молотова. Книга состоит из двух частей. В первой части кратко изложены некоторые вопросы линейной теории регулирования и метод гармониче* ского баланса в объеме, необходимом для усвоения материала второй — основной — части книги.
Во второй части книги рассматриваются особенности промышленных систем автоматического регулирования, методы приближенного определения их настроек и методы экспериментального исследования динамических характеристик регулируемых объектов и регуляторов. • ч
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие Введение
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Глава первая. Уравнения систем автоматического регулирования .............. И
1-1. Расчленение системы автоматического регулирования на простейшие динамические системы" 11
1-2. Составление дифференциальных уравнений простейших динамических систем......... 13
1-3. Определение начальных условий 17
1-4. Линеаризация дифференциальных уравнений......... 18
1-5. Преобразование уравнений к
общепринятым формам..... 20
' 1-6.Тешение простейших уравнений. Функциональное преобразование
|г Лапласа............ 21
1-7. Некоторые теоремы и правила операционного исчисления и их применение........... 26
1 -8. Составление уравнений движения для системы автоматического регулирования в целом..... 30
1-9. Анализ решения уравнений динамики линейной системы автоматического регулирования .... 33
Глава вторая. Представление линейных систем автоматического регулирования и их элементов при помощи частотных характеристик и переходных функций......... 39
2-1. Частотные характеристики линейной системы........ 39
2-2. Амплитудно-фазовая характеристика линейной системы .... 43 2-3. Переходные функции линейных
v систем............. 44
* 2-4. Метод эталонных кривых разгона .......... ... 46
Глава третья. Структурные схемы систем автоматического регулирования........ . . 46
3-1. Линейные системы автоматического регулирования с сосредоточенными параметрами .... 46
3-2. Типовые элементарные линейные детектирующие звенья, наиболее часто встречающиеся в струк-
турных схемах тепловых систем автоматического регулирования 50 3-3. Явление чигтого запаздывания в системах автоматического регулирования ..........' 54
Глава четвертая. Устойчивость систем автоматического регулирования ......... 55
4-1. Основные понятия....... 55
4-2. Устойчивость линейных систем
автоматического регулирования 56
4-3. Критерий устойчивости Рауса-
Гурвица............ 57
4-4. Критерий устойчивести Михайлова .............. 58
4-5. Амплитудно-фазовый критерий
устойчивости.......... 60
Глава пятая. Исследование качества процессов автоматического регулирования..... 63
5-1. Критерии качества процесса . . 63 5-2. Определение условий, обеспечивающих заданные значения степени устойчивости и степени колебательности процесса... 66 5-3. Интегральные критерии качества
регулирования ......... 7t
Глава шестая. Типичные »нели-нейности" систем автоматического регулирования и учет их влияния при исследовании системы............ • '*
6-1. Общие замечания........ 74
6-2. Характеристики простейших нелинейных элементов, типовых для рассматриваемых систем автоматического регулирования 77
6-3. Исследование поведения систем автоматического регулирования, содержащих нелинейные элементы ............. 86
6-4. Амплитудно-фазовые характеристики некоторых более сложных нелинейных элементов ... 90
ЧАСТЬ ВТОРАЯ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Глава седьмая. Динамические характеристики типовых промышленных регулируемых объектов ............. 94
7-1. Общие замечания....... 94
7-2. Простейшие регулируемые объекты .............. 95
7-3. Сложные регулируемые объекты............ • • • Ю5
Глава восьмая. Способы регулирования тепловых процессов 113
8-1. Простейшие автоматические регуляторы............ИЗ
8-2. Улучшение динамических характеристик регуляторов путем введения в их уравнения производных от входной величины по времени............117
8-3. Улучшение качества процессов регулирования при помощи обратных связей.........121
8-4. Улучшение качества процессов регулирования путем введения в регулятор дополнительных чувствительных элементов, установленных в промежуточных точках отбора импульса на регулируемом объекте........127
• 8-5. Улучшение качества процессов регулирования путем разделения регулируемого объекта на несколько участков........130
Глава девятая. Основные особенности промышленных серийных автоматических регуляторов для тепловых процессов..............131
9-1. Типовые структурные схемы промышленных регуляторов .... 131 9-2.' Используемые источники вспо-
••- могательной энергии......136
: 9-3. Регуляторы с постоянной скоростью закрытия........ 137
Глава десятая. Гидравлические
: регуляторы..........144
Глава одиннадцатая. Пневматические регуляторы......155
'Цлава двенадцатая. Электрические и комбинированные авто-••| магические регуляторы. ... 166 12-1. Электронные регуляторы системы ВТИ..........166
12-2. Электронный регулятор типа
ИР-130............179
12-3. Электронно-пневматические регуляторы типов ЭПД-37 и ЭМД-37............185
12-4. Регуляторы электромеханического типа..........187
Глава тринадцатая. Методы определения статических и ди- * намических характеристик элементов промышленных •* систем автоматического регулирования .........190
13-1. Общие положения....... 190
13-2. Определение характеристик регулируемых объектов..... 193
13-3. Обработка результатов экспери- *
мента.............. 199
13-4, Определение характеристик регуляторов........... 217
Глава четырнадцатая. Определение оптимальных настроек систем автоматического регулирования .........221
14-1. Введение.......*. . 2^1
14-2. Определение оптимальных на-,, строек простейших систем автА матического регулирования ,/. "222
14-3. Определение оптимальных настроек сложных систем автоматического регулирования . . 226
14-4. Определение оптимальных настроек системы автоматического регулирования вне области рабочих частот регулятора .... 236
14-5. Определение оптимальной настройки для случаев, когда динамические характеристики объекта меняются с его нагрузкой 236
14-6. Методы приближенного построения переходных процессов в линейных системах автоматического регулирования...... 237
14-7. Рекомендуемые методы выбора автоматического регулятора и приближенного расчета оптимальной настройки системы автоматического регулирования 242
14-8. Примеры расчетов ...... 248
Алфавитный указатель.........263
Цена: 300руб.
