Анализ типовых регуляторов и выбор типа регулятора

Как указывалось выше, задача автоматического управления состоит в поддержании требуемого значения регулируемой величины путём воздействия на ОУ с помощью его регулирующего органа. При отклонении регулируемой величины от заданного значения регулятор воздействует на ОУ до тех пор, пока регулируемая величина не вернётся к требуемому значению.

Регулирующее воздействие может происходить по определённому закону (алгоритму), положенному в основу работы регулятора. Зависимость регулирующего воздействия u(t) от отклонения регулируемой величины e(t) называют законом регулирования. При создании промышленных регуляторов стремятся сконструировать его таким образом, чтобы закон его действия с достаточной точностью описывался линейным дифференциальным уравнением, связывающим выходную переменнуюu(t) с входной e(t).

Различают следующие типы регуляторов: пропорциональный (П-регулятор), интегральный (И-регулятор), пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-регулятор) и пропорционально-дифференциальный (ПД-регулятор). Характеристики П- и И-регуляторов аналогичны соответственно характеристикам пропорционального и интегрирующего звеньев.

П-регулятор перемещает регулирующий орган пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения :

,

где КР - коэффициент усиления регулятора (П-составляющая закона регулирования; его размерность - отношение единиц измерения регулирующего воздействия к единице измерения регулируемой величины).

Передаточная функция П-регулятора:

Регулятор, подчиняющийся этому закону, называют статическим с одним параметром настройки (коэффициентом усиления) и пропорциональным П-регулятором.

Чем больше коэффициент усиления регулятора КР, тем меньше неравномерность регулирования, т.е. статическая ошибка регулирования.

Пропорциональные регуляторы являются наиболее простыми и позволяют устойчиво регулировать промышленные объекты регулирования. Недостатком таких регуляторов является остаточная неравномерность регулирования.

И-регулятор перемещает регулирующий орган пропорционально интегралу от отклонения регулируемой величины.

,

где ТИ - время интегрирования. Этот регулятор называют астатическим с одним параметром настройки (ТИ) или интегральным - И-регулятором.

Передаточная функция И-регулятора:

регулятор настройка интегральный управление

Так как , то при отклонение от требуемой регулируемой величины также равно нулю. Таким образом, в данном случае отсутствует остаточная неравномерность регулирования.

И-регуляторы могут устойчиво работать только с объектами, обладающими значительным самовыравниванием.

ПИ-регулятор производит перемещение регулирующего органа пропорционально сумме отклонения и интеграла от отклонения регулируемой величины.

,

где КР - коэффициент усиления регулятора; ТИ - постоянная времени изодрома (время изодрома), характеризующая степень ввода интеграла в закон регулирования.

Передаточная функция ПИ-регулятора:

В динамическом отношении ПИ-регулятор подобен системе из двух параллельно включённых регуляторов: П-регулятора с коэффициентом передачи КР и И-регулятора с коэффициентом передачи 1/ТИ.

ПИ-регуляторы отличаются простотой конструкции и позволяют устойчиво и без остаточной неравномерности регулировать большое число промышленных объектов. Поэтому они получили большое распространение на практике.

Статья в тему

Формирование и передача сигналов
Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций - генерации электромагнитных колебаний высокой и сверхвысокой частоты и их модуляция в соответствии с передаваемым сообщением. Одной из основных тенденций развития техники радиопередающих устройств является с ...