Принципы регулирования

Для регулирования температуры приточного воздуха должен быть установлен датчик температуры в прямом участке приточного воздуховода на расстоянии 2-4 м от вентилятора.

Регулирование температуры приточного воздуха производится по пропорционально-интегральному закону (ПИ или ПИД-регулирование).

Диапазон пропорциональности и время интегрирования должны быть подобраны экспериментально во время наладки системы. Критерием подбора этих параметров могут служить минимальные колебания температуры при максимальной скорости достижения установившегося режима.

Регулятор температуры приточного воздуха формирует управляющий сигнал для электропривода регулирующего клапана в контуре водяного калорифера. 

В зависимости от типа применяемого привода, в меню конфигурации контроллера необходимо установить диапазон изменения управляющего сигнала. 

При изменении потребности в нагревании с помощью регулирующего клапана изменяется температура воды в контуре калорифера, что вызывает изменение температуры приточного воздуха.

По определению, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор — устройство в цепи обратной связи, используемое в системах автоматического управления для поддержания заданного значения измеряемого параметра (например, температуры). 

Таким образом, у нас есть входные данные – текущая температура и температура, до которой необходимо нагреть/остудить объект, а на выходе мы должны получить количество мощности, которое необходимо передать на нагревательный элемент. При регулировании учитываются следующие коэффициенты:

Пропорциональная составляющая.

Из температуры уставки вычитаем значение текущей температуры. Получаем рассогласование ∆T. Умножаем полученное значение на некий коэффициент и получаем значение мощности, которое нужно передать на нагреватель.

 Но при использовании только пропорциональной составляющей есть два больших минуса:

1. эффект от нашего воздействия наступает не моментально, а с запаздыванием,

2. пропорциональная составляющая никак не учитывает воздействие окружающей среды на объект. При достижении температуры объекта равной нужному нам значению, ∆T стала равна нулю, а вместе с ней и выдаваемая мощность стала нулевой. 

Но температура не может просто так оставаться постоянной, поскольку происходит теплообмен с окружающей средой и температура падает. Таким образом, при использовании только пропорциональной составляющей температура будет колебаться около нужного нам значения.

Для решения задачи используется дифференциальная составляющая.

Она противодействует предполагаемым отклонениям регулируемой величины, которые могут произойти в будущем. Итак, пусть у нас текущая температура меньше нужного нам значения. 

Пропорциональная составляющая начинает выдавать мощность и нагревать объект.

 Дифференциальная составляющая вносит свой вклад в мощность и представляет из себя производную ∆T, взятую также с определенным коэффициентом. Температура растет и приближается к нужному значению, а, следовательно, ∆T в предыдущий момент больше текущего значения ∆T, а производная отрицательная. 

Таким образом, дифференциальная составляющая начинает постепенно снижать мощность до того, как температура достигла необходимого значения.  

Вторая проблема регулятора интегральная составляющая. 

Она получается суммированием (накоплением) значений ∆T). Температура ниже значения уставки, начинаем подогревать. Пока мы нагреваем, значение ∆T  положительное и накапливается в интегральной составляющей.

 Когда температура “дошла” до нужного нам значения, пропорциональная и дифференциальная составляющая стали равны нулю, а интегральная перестала изменяться, но ее значение не стало равным нулю.

Таким образом, благодаря накопленному интегралу мы продолжаем выдавать мощность и нагреватель поддерживает нужную нам температуру, не давая объекту охлаждаться.

По факту исходя из практики можно учитывать два коэффициента – транспортная составляющая (время начала изменения температуры после открытия-закрытия клапана) и коэффициент усиления – степень открытия клапана после подачи на него сигнала.

Если все сделано правильно, через небольшой промежуток времени система выровняет процесс и будет поддерживать температуру на заданном значении, при этом степень открытия регулирующего клапана будет находиться в среднем положении.

 

Top