ИНВАРИАНТНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПИТАНИЯ БАРАБАННОГО ПАРОВОГО КОТЛА

The choice of the controlling system structure, law of control, and optimal parameters for the regulator dynamic settings exercise, under principal influences, substantial effect on quality of the transient processes of water-level change in the shell of the boiler. At the present moment, techniques of design by analysis for the optimal regulating systems allow improving quality of the transient processes. Applying the method of structural-parametrical optimization and the invariance theory render it possible to significantly improve quality of the boiler-shell water level maintaining by means of changing the system structure and optimizing the feed automatic-control system dynamic settings. However, this becomes attainable at the expense of increasing the control-action maximum magnitude with the feeding water rate. At the same time, the indicator of the latter should be less than the control-action value of the typical threeelement control of the feed-regulation system as this directly links to the boiler equipment safety, the drum metal and the feed-water economizer longevity. For removal of this shortcoming, the paper proposes to form in parallel to the real inertial region of the controlled member its dynamic simulation which allows separating the equivalent external disturbance without having to measure it. And to limit the compensation device output to the control-action value of the typical three-element control system of the automatic feed-regulation. This leads to the maximum control-action magnitude decrease, besides, the external-disturbances execution time remains unchanged. Altogether, under all the influences, the authors report of receiving substantial improvement of regulation quality as compared with the typical three-element automatic feed-regulation systemНа качество переходных процессов изменения уровня воды в барабане котла при основных воздействиях существенное влияние оказывает выбор структуры системы регулирования,   закона   регулирования   и   оптимальных   параметров   динамической настройки регулятора. В настоящее время  приемы  аналитического  конструирования оптимальных систем регулирования позволяют улучшить качество переходных процессов. Применение метода структурно-параметрической оптимизации и теории инвариантности дает возможность за счет изменения структуры системы и оптимизации динамической настройки системы автоматического регулирования питания существенно улучшить качество поддержания уровня воды в барабане котла. Однако это достигается за счет увеличения максимального значения регулирующего воздействия расходом питательной воды. Вместе с тем, показатель последнего должен быть меньше величины регулирующего воздействия типовой трехимпульсной системы автоматического регулирования питания, так как он напрямую связан с надежностью котельного оборудования, долговечностью металла барабана и водяного экономайзера. Для устранения этого недостатка предложено параллельно реальному инерционному участку объекта регулирования сформировать его динамическую модель, что позволит выделить эквивалентное внешнее возмущение без его измерения, а выход устройства компенсации ограничить до величины регулирующего воздействия типовой трехимпульсной системы автоматического регулирования питания. Это приведет к уменьшению максимальной величины регулирующего воздействия, причем время отработки внешних возмущений останется прежним. При всех воздействиях получено существенное улучшение качества регулирования по сравнению с типовой трехимпульсной системой автоматического регулирования питания

ИНВАРИАНТНАЯ СИСТЕМААВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СИГНАЛА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА

The usage of digital micro-processing automatic means allow to use design methods (technique) of automatic control systems  more wider, and also to apply optimal ways of control, for example, it is possible to combine the Method of structural-parameter optimization and invariance theory. This method allow to increase essential system speed in processing of task jump and to reduce operation time of outside external disturbance up to two  values of regulated influence, and the usage of invariance principle is based on an additional measuring of the most dangerous perturbation influence and in connection with it the improvement of regulation quality is achieved.In this article the principle of invariance is applied in order to improve greatly external disturbance attack by consumption of over-heated steam. Compensation of disturbance influence on regulated value is achieving by introduction of additional signal on input of correction regulator from output of compensation device, measuring the external disturbance by consumption of over-heated steam.Modeling results of transient processes of cascade system of automatic control (CSAC), on the base of which were realized the unity of these methods, demonstrated the fact that, in processing of external disturbance by consumption of steam, the reduction of maximal dynamic regulation error is six times and cutting of regulation time by 30 % in comparison with CSAC without compensation device of external disturbance. And that is why it leads to the further reduction of maximal dynamic regulation error in processing of external disturbance by consumption of steam, and this allows to improve the quality of control.Цифровые микропроцессорные средства автоматизации позволяют гораздо шире использовать приемы конструирования систем автоматического регулирования, а также применять в них оптимальные способы регулирования, например можно объединить метод структурно-параметрической оптимизации и теории инвариантности. Метод структурно-параметрической оптимизации позволяет существенно повысить быстродействие системы при отработке скачка задания и сократить время отработки крайнего внешнего возмущения до двух величин запаздывания по каналу регулирующего воздействия. Использование принципа инвариантности основано на дополнительном измерении наиболее опасного возмущающего воздействия, по отношению к которому и достигается улучшение качества регулирования.В данном исследовании для существенного улучшения отработки внешнего возмущения расходом перегретого пара применен принцип инвариантности. Компенсация влияния возмущения на регулируемую величину достигается за счет введения дополнительного сигнала на вход корректирующего регулятора с выхода устройства компенсации соответствующей структуры. При этом внешнее возмущение измерено расходом перегретого пара.Результаты моделирования переходных процессов каскадной системы автоматиче- ского регулирования, на базе которой было реализовано объединение указанных методов, показали, что при отработке внешнего возмущения расходом пара происходит уменьшение максимальной динамической ошибки регулирования в шесть раз и сокращение времени регулирования на 30 % по сравнению с каскадной системой без устройства компенсации внешнего возмущения. При этом уменьшение заданной постоянной времени критерия оптимальности отработки задания по основной регулируемой величине ведет к дальнейшему уменьшению максимальной динамической ошибки регули- рования при отработке внешнего возмущения расходом пара, что и далее позволяет повысить качество регулирования

INVARIANT SYSTEM OF THE STEAM-DRUM BOILER FEED AUTOMATIC REGULATION

The choice of the controlling system structure, law of control, and optimal parameters for the regulator dynamic settings exercise, under principal influences, substantial effect on quality of the transient processes of water-level change in the shell of the boiler. At the present moment, techniques of design by analysis for the optimal regulating systems allow improving quality of the transient processes. Applying the method of structural-parametrical optimization and the invariance theory render it possible to significantly improve quality of the boiler-shell water level maintaining by means of changing the system structure and optimizing the feed automatic-control system dynamic settings. However, this becomes attainable at the expense of increasing the control-action maximum magnitude with the feeding water rate. At the same time, the indicator of the latter should be less than the control-action value of the typical threeelement control of the feed-regulation system as this directly links to the boiler equipment safety, the drum metal and the feed-water economizer longevity. For removal of this shortcoming, the paper proposes to form in parallel to the real inertial region of the controlled member its dynamic simulation which allows separating the equivalent external disturbance without having to measure it. And to limit the compensation device output to the control-action value of the typical three-element control system of the automatic feed-regulation. This leads to the maximum control-action magnitude decrease, besides, the external-disturbances execution time remains unchanged. Altogether, under all the influences, the authors report of receiving substantial improvement of regulation quality as compared with the typical three-element automatic feed-regulation syste

INVARIAN AUTOMATIC CONTROL SYSTEM, USING THE INTERMEDIATE-FREQUENCY SIGNALS OF HEAT POWER PARAMETERS

The usage of digital micro-processing automatic means allow to use design methods (technique) of automatic control systems  more wider, and also to apply optimal ways of control, for example, it is possible to combine the Method of structural-parameter optimization and invariance theory. This method allow to increase essential system speed in processing of task jump and to reduce operation time of outside external disturbance up to two  values of regulated influence, and the usage of invariance principle is based on an additional measuring of the most dangerous perturbation influence and in connection with it the improvement of regulation quality is achieved.In this article the principle of invariance is applied in order to improve greatly external disturbance attack by consumption of over-heated steam. Compensation of disturbance influence on regulated value is achieving by introduction of additional signal on input of correction regulator from output of compensation device, measuring the external disturbance by consumption of over-heated steam.Modeling results of transient processes of cascade system of automatic control (CSAC), on the base of which were realized the unity of these methods, demonstrated the fact that, in processing of external disturbance by consumption of steam, the reduction of maximal dynamic regulation error is six times and cutting of regulation time by 30 % in comparison with CSAC without compensation device of external disturbance. And that is why it leads to the further reduction of maximal dynamic regulation error in processing of external disturbance by consumption of steam, and this allows to improve the quality of control