Аналогові та цифрові регулятори.

В настоящее время для построения АР целесообразно использовать микропроцессоры (МП). На рис.1 представлена структурная схема цифрового регулятора на МП.

 

В многоканальных системах управления часто используются аналоговые регуляторы. Недостатки АР: трудность настройки и отсутствие возможности изменения законов регулирования, заложенных в них. Это вызывает большие затруднения и затраты времени по настройке системы при смене объекта регулирования (управления).

Преимущества ЦР: высокая точность, повышенная надежность, возможность самонастройки, а главное - возможность изменения законов регулирования. Недостатки ЦР: сравнительно высокая стоимость.

Цифровыми называются регуляторы, в которых информация хотя бы в одном из блоков представлена в цифровом виде и для ее обработки используются средства ВТ. Для представления сигнала в цифровом виде в регуляторе используются АЦП, осуществляющие квантование аналоговых сигналов по времени и по уровню.

Цифровые регуляторы отличаются пониженной чувствительностью к помехам на всех стадиях обработки сигнала, высокой точностью обработки информации, возможностью реализации любого алгоритма управления и регулирования, способностью автоматически обнаруживать и исправлять возникающие ошибки и искажения. Такие регуляторы могут управлять как одним, так и рядом объектов, формировать различные нелинейные алгоритмы управления и регулирования.

Цифровые варианты линейных законов регулирования непрерывных линейных регуляторов:

 

Тип регулятора	Уравнение динамики	Параметры настройки	Взимосвязь параметров настройки цифрового и непрерывного регуляторов
П	Ип[nТ]=Кп e[nТ]	Кп; Т*	Кр=Кп
И	Ии[nТ]= Ки	Ки;	Ти=Т/Кп
ПИ	Uпи[nT]=Kпe[nT]+ Ки	Kп; Ки; Т	Кр=Кп; Ти=Т/Ки
ПИД	Uпид[nT]= Кпe[nТ] + Ки  + Кд{e[n-1)T}	Кп; Ки: Кд;Т	Кр=Кп; Ти=ТКп/Ки; Тпр=ТКд/Кп

 

Примечание. T* - длительность периода дискретизации.

В общем случае, структура цифровых регуляторов включает в себя входное устройство (ВХ), вычислитель (ВЧ) и выходное устройство (ВЫХ).

Входное устройство представляет собой совокупность блоков, предназначенных для получения сигналов, пропорциональных текущему и заданному значениям регулируемой величины, сравнения этих значений и получения в цифровой форме сигналов ошибки.

Учитывая, что в цифровом регуляторе заданное значение регулирования представляется в цифровом виде, входное устройство может быть реализовано 2 видами структур. В первом случае цифровой сигнал задания [х], поступающий с задатчика, преобразуется ЦАП в аналоговую величину, в аналоговом виде определяется величина ошибки регулирования, которая в дальнейшем преобразуется в цифровой вид АЦП.

Для получения сигнала используется вычислитель регулятора, при этом сигнал обратной связи предварительно преобразуется с помощью АЦП в цифровой вид.

Во второй схеме ВЧ выполняет операции определения величины ошибки и умножения ее на коэффициент передачи КП, что увеличивает длительность цикла формирования регулирующего воздействия по сравнению со схемой, описанной в первом случае. Вторая схема ВХ используется при цифровых и импульсных сигналах обратной связи, первая - при аналоговых.