Регуляторы и регулирующие устройства

 

Регулирующие блоки (устройства) предназначены для сравнения текущего значения регулируемой величины с заданным и при наличии рассогласования выработки управляющего воздействия с целью его устранения.

ЗД – задатчик;

ЭС – элемент сравнения;

ОС – обратная связь;

х_зад – заданное значение регулируемой

величины;

х_д – текущее значение регулируемой величины;

e = х_зад – х_д – рассогласование;

у – управляющее воздействие;

N – вспомогательная энергия.

 

Классификация регуляторов:

1). По принадлежности к ветви ГСП: электрические, пневматические, гидравлические.

2) По использованию вспомогательной энергии:

а) без использования вспомогательной энергии – регуляторы прямого действия (регуляторы «до» или «после себя»); для выработки управляющего воздействия используют энергию регулируемой среды (давление, перемещение?);

б) с использованием вспомогательной энергии (косвенного действия?) – регуляторы с усилением, формирующие сигнал на выходе за счет дополнительного источника энергии.

3) По характеру выработки регулирующего воздействия:

а) прерывистые (дискретного действия);

Прерывистые – у которых, при непрерывном изменении регулирующего параметра, РО перемещается только при достижении этим параметром определенного значения

Делятся на релейные и импульсные. У первых сигнал изменяется скачком и имеет на выходе только два значения: максимальное и минимальное (позиционные регуляторы). У вторых - выходной сигнал принимает последовательность импульсов во времени.

б) непрерывные.

Непрерывные – РО которых при непрерывном изменении регулирующего параметра перемещается постоянно.

4) По характеру изменения управляющего воздействия (по виду характеристики действия):

а) нелинейные (позиционные регуляторы);

б) линейные, которые разделяются по законам регулирования

Закон регулирования – математическая зависимость (функция) между значением выходного параметра ИУ (или перемещением выходного звена ИМ, т.е. перемещением РО) и отклонением регулируемой величины. (Упрощенно – зависимость между входным и выходным сигналами регулятора без учета его инерционности.)

5) По наличию обратной связи:

а) без обратной связи;

б) с обратной связью.

6) По виду регулирующего параметра: (регуляторы температуры, давления расхода, уровня и т.д.)

 

Основные унифицированные системы регуляторов.

 

ПГ «Метран» – промышленная группа предприятий «Метран».

Регуляторы температуры РТ (в локальных системах регулирования, двухпозиционное контактное, импульсное ПД и ПИД законы).

Измерители-регуляторы технологические ИРТ-5300 (двух- и трехпозиционное контактное, П закон).

Измерители-регуляторы технологические ИРТ 1730 (микропроцессорные, программируемые, двухпозиционное контактное).

Технологические многоканальные измерители серии ТМ5200 (двух- и трехпозиционное контактное).

Термометры многоканальные ТМ5101 (микропроцессорные, двухпозиционное контактное и др. параметры).

Измерители-регуляторы температуры и влажности ИРТВ-5215 (трехпозиционное контактное).

Измеритель-регулятор технологический ИРТ-5900 (микропроцессорные, программируемые, двухпозиционное контактное).

Российская производственная компания «ПО ОВЕН»

Измерители-регуляторы температуры:

ТРМ2 – П-закон (2-х канальный);

ТРМ10 – ПИД-закон с дополнительным реле;

ТРМ138 – универсальный измеритель регулятор (8-ми канальный).

ТРМ501 – реле регулятор с таймером.

МПР51-Щ4 – регулятор температуры и влажности, программируемый по времени.

ТРМ151 – универсальный двухканальный программный ПИД-регулятор.

 

Позиционные регуляторы.

 

Работают по принципу «вкл. – выкл.».Непрерывному изменению входной величины в них соответствует скачкообразное изменение выходного сигнала.

Их реализация осуществляется с помощью контактных и бесконтактных релейных элементов. Бывают двухпозиционные, трехпозиционные и реже многопозиционные регуляторы.

Рассмотрим статические характеристики этих регуляторов.

Структурная схема двухпозиционного регулятора

 

а) без зоны неодназначности б) с зоной неодназначности

Двухпозиционные регуляторы настраиваются таким образом, чтобы значения y и e отсчитывались в приращениях от условного равновесного состояния объекта регулирования, соответствующего расчетным значениям y_о и e_о, принятым за начало отсчета. Аналитически статические характеристики можно записать следующим образом: а) y = y_max при e > 0 б) y = y_max при e ³ d;

y = - y_max при e < 0 при - d < e < d и de/dt < 0

y = - y_max при e £ -d;

при - d < e < d и de/dt > 0.

Из этих выражений и рисунков видно, что двухпозиционные регуляторы постоянно оказывают на объект регулирования воздействия отличные от значений необходимых для равновесного состояния системы (когда e = 0). В результате АСР с таким регулятором будет работать в автоколебательном режиме и ее переходный процесс будет колебательным в окрестностях ее равновесного состояния. Настраиваемая зона неоднозначности в них называется зоной возврата.

Статические характеристики трехпозиционных регуляторов выглядят следующим образом: а) без зоны неодназначности б) с зоной неодназначности

 

D_нч - зона нечуствительности.

Здесь имеется устойчивое нейтральное положение.

Аналитически статические характеристики выглядят следующим образом:

а) y = y_max при e ³ d б) y = y_max при e ³ d₂

при d₁ < e < d₂ и

y = 0 при - d < e < d y = 0 при - d₁ < e < d₂ и

при - d₂ < e < d₁ и

y = - y_max при e £ -d y = - y_max при e £ -d₂

при - d₂ < e <- d₁ и

Из этих выражений и рисунков следует, что трехпозиционные регуляторы имеют устойчивое состояние (y = 0) в окрестностях равновесного состояния системы (когда e = 0), определяемых зоной нечувствительности и зоной неоднозначности. Если при очередном переключении регулятора в состояние y = 0, отклонение регулируемой величины не будет выходить за зону нечувствительности регулятора, то в этом состоянии система регулирования может оставаться бесконечно долго. В системе не будет автоколебательных процессов (не подгорают контакты, увеличивается срок службы).

Позиционными эти регуляторы называются потому, что регулирующий орган занимает в двухпозиционных регуляторах два положения (позиции) – открыто – закрыто, а в трехпозиционных три положения: открыто, закрыто и промежуточное.

Многопозиционный регулятор можно представить как несколько двух позиционных регуляторов с разными уставками их срабатывания и соединенных последовательно.

Статическая характеристика будет выглядеть следующим образом:

 

Позиционные регуляторы несложны по конструкции, надежны в работе, просты в обслуживании и настройке. Их применяют на объектах с малым инерционным запаздыванием. Часто встраивают во вторичные приборы.

Настроечные параметры: зона возврата и зона нечувствительности.