Регулятори з типовими законами регулювання.

Типовые законы регулирования:

• пропорциональный (П-закон);
• интегральный (И-закон);
• пропорционально-интегральный (ПИ-закон);
• пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-закон);
• пропорционально-дифференциальный (ПД-закон);

• двухпозиционный;
• трехпозиционный.

 

Передаточные функции	Дифференциальные уравнения	Тип
		П
		И
		ПИ
		ПД
		ПИД

 

Позиционные регуляторы

Регулятор, у которого регулирующий орган может занимать ограниченное число определенных положений, называется позиционным. Чаще всего применяются двух и трехпозиционные регуляторы.У двухпозиционных регуляторов, в зависимости от знака отклонения регулируемой величины, регулирующий орган либо полностью открыт, либо закрыт.

Уравнение двухпозиционного регулятора:

                                   m = 0 при  у > 0

                                   m = 1 при  у < 0

Статическая характеристика регулятора имеет вид:                                            

                                

Реальные Пз-регуляторы имеют зону нечувствительности вследствие наличия ее у элемента сравнения и усилителя,входящих в состав регулятора. Кроме того в структуру регулятора вводят специально звенья,позволяющие изменять ширину этой зоны. Участки характеристики 2-3 и 5-6 соответствуют мгновенному перемещению регулирующего органа из положения " открыто" в положение "закрыто".

Вид графика изменения регулируемой величины будет зависеть от типа объекта регулирования (статического или астатического).

Вид графика:

Из графика следует, что при уменьшении зоны нечувствительности амплитуда А и период колебаний Т регулируемого параметра будут уменьшаться.При нейтральной зоне, стремящейся к нулю частота переключений регулирующего органа (f = 1/ T) будет бесконечно большой. Поэтому для уменьшения износа переключательной аппаратуры и регулирующего органа необходимо вводить зону нечувствительности, при которой амплитуда колебаний регулируемого параметра не выходила бы за допустимые пределы, а частота переключений обеспечивала достаточную надежность работы регулятора.

Позиционные регуляторы выпускаются как аппаратного так и приборного типа.

Простейшим критерием,исходя из которого может быть выбран позиционный закон регулирования, является отношение чистого запаздывания t к постоянной времени Т объекта управления. Позиционный закон выбирается при t / Т < 0.2.

Пропорциональный регулятор

Пропорциональным (статическим, П-регулятором) называется такой регулятор, у которого перемещение регулирующего органа (регулирующее воздействие) пропорционально отклонению регулируемого параметра от заданного значения, т.е.

                                  m = S₁ Y = К_р Y, где S₁ (К_р) - коэффициент усиления регулятора, являющийся его настроечным параметром.

Передаточная функция регулятора:

                    W(p) = S₁ = К_р

П-регуляторы могут быть прямого и косвенного действия.

       Для характеристики регулятора часто (особенно для пневматических) применяется величина обраная коэффициенту усиления - предел пропорциональности. Она выражается в процентах:

                                            d = (1 / К_р ) 100%

Предел пропорциональности называют также диапазоном дросселирования и зоной регулирования.

       Статическая характеристика П-регулятора имеет вид:

                          

       Чем меньше предел пропорциональности, тем при меньших значениях изменения регулируемой величины регулирующий орган перемещается из одного крайнего положения в другое. При d=0 пропорциональный регулятор превращается в двухпозиционный.

       Основным достоинством П-регулятора является простота и наличие пропорциональной зависимости между скоростью перемещения регулирующего органа и скоростью изменения регулируемой величины, что свидетельствует о его достаточном быстродействии.

       Недостатком регулятора является наличие статической ошибки, т.е. остаточного отклонения регулируемой величины, величина которого тем больше, чем больше предел пропорциональности регулятора.

       Временная характеристика регулятора имеет вид:

                                     

Пунктиром представлена характеристика реального П-регулятора.

Интегральный регулятор

       Интегральным или астатическим называется такой регулятор, у которого перемещение регулирующего органа (регулирующее воздействие) пропорционально интегралу отклонения регулируемого параметра от заданного значения:

                                   , где m₀ -регулирующее воздействие при исходном положении регулирующего органа. Передаточная функция регулятора имеет вид:

                                W(p) = S_o / p = 1 / T_ир.

       Астатическим регулятор называется потому, что одному и тому же значению регулируемого параметра могут соответствовать различные положения регулирующего органа.

       S_o-коэффициент пропорциональности, представляющий скорость перемещения регулирующего органа при 100% отклонении регулируемого параметра. Т_и(время интегрирования) -время перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое при 100% отклонении регулируемого параметра.

       При скачкообразном изменении Y на величину DY получим:

                                                 m =(1 / Т_и  ) DY t

       Откуда видно, что временная характеристика регулятора -прямая линия, наклон которой зависит от Т_и.

                                

Недостатком интегрального регулятора является относительно невысокая скорость регулирования.

Достоинством -регулирование без остаточного отклонения (если объект статический, т.е. обладающий самовыравниванием). Если объект астатический, то система регулирования получается неустойчивой.