• KOTŁOWNIE PAROWE I WODNE
  • PALNIKI
  • SUSZARNIE
  • AUTOMATYKA
  • ENERGIA ODNAWIALNA
  • STACJE GAZOWE
  • UZDATNIANIE WODY

Analiza stabilności odpornego układu regulacji MFC/AVG

W artykule przedstawia się właściwości struktury regulacji MFC/AVG stanowiącej modyfikację znanego w literaturze układu MFC (Model-Following Control). Proponowana struktura charakteryzuje się dużą odpornością na perturbacje sterowanego obiektu w tym na zmianę opóźnień transportowych oraz małą wrażliwością na występujące w układzie zakłócenia. Cechuje ją dodatkowo większe niż w MFC tłumienie zakłóceń oraz aperiodyczność przebiegów przejściowych. Właściwości układu przeanalizowano i porównano, za pomocą wykresów przestrzeni stabilności, z klasycznym układem regulacji z regulatorem PID, układem MFC oraz MFC/IMC. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem modelu procesu doregulowywania zawartości tlenu w kotłach parowych.

1. Wstęp

Doświadczenia w pracy z rzeczywistymi obiektami przemysłowymi wskazują na bardzo istotną, z punktu widzenia prawidłowości funkcjonowania układu regulacji, własność instalacji przemysłowych – zmienność parametrów procesu w funkcji czasu. Wynika ona między innymi z podatności instalacji na wszelkiego rodzaju zabrudzenia, powstawania luzów mechanicznych podzespołów. W warunkach przemysłowych urządzenia poddawane są działaniu różnego rodzaju gazów, pyłów, wilgoci, podlegają reakcjom chemicznym itp. Ma to ogromne znaczenie z punktu widzenia regulacji, ponieważ nastawy regulatorów są dobierane tak, aby urządzenie pracowało prawidłowo w momencie strojenia regulatora i każda zmiana obiektu skutkuje „dezaktualizacją” nastaw regulatora. Proces regulacji w nowych warunkach nie przebiega wówczas w sposób „odpowiedni” co może prowadzić nawet do destabilizacji układu regulacji. W celu ograniczenia wpływu perturbacji obiektu oraz zmniejszenia wrażliwości układu na zakłócenia poszukuje się coraz to nowych struktur układów regulacji. Z powodów praktycznych powinny one jednak w dalszym ciągu cechować się prostą, w porównaniu do klasycznego układu z regulatorem PID, budowa i sposobem strojenia. Takimi układami wydają się być struktury dwupętlowe MFC (model following control) [1, 3-6, 12, 13]. Ale i one mogą nie rozwiązać wszystkich problemów szczególnie w sterowaniu pewnymi specyficznymi obiektami regulacji. Do takich obiektów zaliczyć można np. proces doregulowywania zawartości tlenu dostarczanego do palnika w kotle parowym.
Regulacja tlenu w spalinach opisana w publikacjach [3, 6] jest stosowana szczególnie w dużych obiektach przemysłowych, w których zmniejszenie kosztów eksploatacji choćby o 2% jest zauważalne i stosowanie takiego układu regulacji jest zasadne. Badania empiryczne dowiodły [3, 6], iż zastosowanie do regulacji zawartości tlenu w spalinach układu regulacji MFC pozwala na uzyskanie większej sprawności spalania medium (gaz, olej), natomiast zastosowanie struktury odpornej MFC/IMC podwyższa dodatkowo jakość regulacji oraz przyspiesza czas strojenia regulatora. W publikacji [2] zaproponowano nową strukturę , która jest modyfikacją struktur MFC i MFC/IMC.