Układy regulacji kaskado­wej

Należą do układów wieloobwodowych, stanowią jedyną możliwość regulacji w układach z obiektami o dużych opóźnieniach.

Ukł utrzymywujący stałaą temp powietrza, niezależnie od zmian ciś pary i natężenia przepływu powietrza

Obiektem regulacji - podgrzewacz powietrza 1. Dwa obwody regulacji:

• główny i

• pomocniczy

Obwód główny regulacji temperatury składa się z podgrzewacza l, przetwornika temperatury 2, regulatora głównego 3, regulatora pomocniczego 4 i siłownika 5 z zaworem.

Obwód po­mocniczy reguluje natężenie przepływu pary, obej­muje obiekt regulacji - odcinek rurociągu między zaworem a zwężką pomiarową, przetwornik natężenia przepływu 6, regulator pomocniczy 4 i siłownik 5 wraz z zaworem.

Sygnał wyjściowy z regulatora głównego stanowi wartość zadaną regulatora pomocniczego. regulator ten niweluje wpływ zmian natężenia przepływu pary na temperaturę po­wietrza. Wyeliminowanie przypadkowych zmian natężenia przepływu pary polep­sza jakość regulacji.

Dobór regulatorów i ustalenie ich nastaw

nastarcza znaczne trudności. Regulacja kaskadowa jest wtedy możliwa, jeżeli w obiekcie regulacji można wyłonić pomocniczą wielkość regulowaną, której stabilizacja w istotny sposób przyczyni się do zmniejszenia wpływu wymuszeń zakłócających na główną wielkość regulowaną. Regulacja pomocniczej wielkości powinna przebiegać w obiekcie bez opóźnień. Regulator pomocniczy - zwykle regulator P. Regulator główny na ogół realizuje prawo regulacji PI lub PID.

Przy doborze nastaw regulatorów postępuje się następująco.

1) określa się nastawy regulatora w obwodzie pomocniczym, traktowanym jako układ regulacji stałowartościowej, i traktując go jako część składową obwodu głównego, dobiera się nastawy regulatora głównego. Można posługując się metodą charakterystyk częstotliwościowych lub modelując układ na maszynie analogowej .

Dobór nastaw regulatorów w układzie kaskadowym przebiega w dwóch etapach.

Układ kaskadowy: a) pełny, b) fragment z regulatorem R₂, c) przekształcony

1)dobieramy nastawy regulatora R₂ w układzie z pomocniczą wielkością regulowaną y_p , np. metodą Zieglera-Nicholsa. (b)

2) dobieramy nastawy regulatora głównego R₁. W układzie regulacji wielkości po­mocniczej połączony w szereg z obiektem głównym G₁ i regulatorem R₂ (c)

Charakterystykę skokową tego obiektu uzyskamy zmieniając sko­kowo wartość zadaną wielkości pomocniczej y_zp (b).

(c) - regulator R₂ szeregowo połączo­ny z regulatorem R₁, stąd .

k_p1k_p2=k_p

k_p1 - współczynnik proporcjonalności regulatora R₁,

kp₂ - współczynnik proporcjonalności regulatora R₂

k_p - współczynnik proporcjonalności zależny od cha­rakterystyki skokowej obiektu

Nastawy regulatorów układów kaskadowych, można wyznaczać metodami częstotliwościowymi.