Работа ПИ-регуляторов в замкнутом контуре.

В замкнутом контуре при удалении текущего значения регулируемой величины от заданного пропорциональная составляющая ПИ-регулятора уменьшает скорость этого отклонения до нуля, а затем интегральная составляющая продолжает воздействовать на объект до возвращения регулируемой величины к заданному значению, т.е. до ликвидации рассогласования ε = | у_т - у_зд|. Таким образом, ПИ-регуляторы по сравнению с П- регуляторами после окончания переходного процесса не дают остаточного отклонения регулируемой величины и поддерживают ее на заданном значении при изменении нагрузки объекта или других возмущениях.

Достоинства и недостатки. Область применения.

К достоинствам ПИ-регулятора можно отнести то, что они быстро работают и всегда приводят регулируемую величину к точно заданному значению. К недостатку можно отнести их сложную конструкцию.

 

Регуляторы с предварением (ПД-регуляторы). Уравнение динамики

Кр – коэффициент передачи регулятора

Ти – время интегрирования

Тд – время дифференцирования

u⁰ – выходная величина регулятора в начальный момент времени.

Параметры настройки

ПД-регулятор имеет два параметра настройки: коэффициент усиления регулятора kр и время дифференцирования Тд.

Динамическая характеристика

Из переходной характеристики видно, что изменение выходной величины происходит сразу же после изменения величины ε. С течением времени отклонение и уменьшается, и величина u становится постоянной и равной ип в соответствии со значением предела
пропорциональности П-составляющей регулятора.

На рис. приведена динамическая характеристика ПД-регулятора для случая, когда входная величина изменяется с постоянной скоростью. Для сравнения там же приведена аналогичная характеристика для П-регулятора. Выходные величины П- и ПД-регуляторов изменяются с одинаковой скоростью, равной k р∙dε/dt, но при ПД-регуляторе выходная величина всегда на Тд∙dε/dt больше, чем при П-регуляторе. По сравнению с u_п выходная величина u достигает тех же значений с опережением, равным Тд/ kр.

ПД-регуляторы с зависимыми и независимыми параметрами настройки

Закон регулирования ПД-регулятора с независимы­ми параметрами настройки описываемся уравнением

где Тд - время дифференцирования.

Динамическая характеристика ПД-регулятора, описываемого уравнением, при подаче на его вход входного сигнала, изменяющегося с постоянной скоростью,

dε/dt, представлена на рис. 8.

Уравнение ПД-регулятора с зависимыми параметрами настройки имеет вид

Время предварения - время, в течение которого выходная величина ПД-регулятора под действием пропорциональной составляющей изменяется на такую же величину, как и под действием дифференциальной составляющей. Это видно из динамической характеристики (рис.9).

Работа ПД-регуляторов в замкнутом контуре. Эффект-введения Д-составляющей

При работе в замкнутом контуре АСР введение дифференциальной составляющей в закон регулирования вызывает уменьшение скорости изменения регулируемой величиям, уменьшение времени регулирования и динами­ческой ошибки регулирования, а также интегральной

При наличии в законе регулирования Д-составляющей регу­лятор реагирует и на изменения скорости входной величины т. е на интенсивность ее изменения; такой регулятор вступает в работу быстрее, чем П-регулятор. Введение в закон регулиро­вания воздействия по производной приводит к усилению влияния регулятора на переходный процесс, при этом сокращается время переходного процесса и уменьшаются колебания регулируемой величины.

Преимущества и недостатки, область применения

Достоинства: небольшое время регулирования, быстро

Недостатки: ПД-регуляторы применяются достаточно редко, т.к. они не могут привести регулируемую величину к точно заданному значению.

 

Пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы. Уравнение динамики

Изменение выходной величины ПИД-регуляторов пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения, интегралу и производной этого отклонения

где kp – коэффициент усиления регулятора; Ти – время интегрирования; Тд – время дифференцирования; u⁰– выходная величина регулятора в начальный момент времени.

Параметры настройки

ПИД - регулятор имеет три параметра настройки: kp – коэффициент усиления регулятора; Ти – время интегрирования; Тд– время дифференцирования, характеризующее степень влияния скорости изменения ε на u регулятора.

Динамическая характеристика