Основные сведения
Автоматический регулятор – это устройство, которое предназначено для поддержания управляемой величины на заданном уровне или ее изменения в соответствии с законом регулирования.
Автоматическим регулятором воспринимается разность между заданным и фактическим значением регулируемой величины после преобразует ее в управляющее воздействие. Управляющее воздействие формируется в соответствии с законом регулирования, заложенным в устройство. Главным квалификационным признаком автоматических регуляторов является закон регулирования или дифференциальное уравнение, которое связывает выходную величину со входной. Такое уравнение может выглядеть следующим образом:
Рисунок 1.
где, х - входная величина; у - выходная величина; Т1 и Т2 - постоянные времени.
В операторной форме передаточная функция выглядит следующим образом:
Рисунок 2.
где, W(p) - передаточная функция.
Под передаточной функцией понимается отношение изображения Лапласа выходного и входного сигналов при начальных нулевых условиях. Выбор автоматического регулятора определяется технико-экономическими соображениями и свойствами объекта регулирования.
Виды автоматических регуляторов
Законы регулирования делятся на линейные и нелинейные. Самыми распространенными автоматическими регуляторами с нелинейными законами регулирования являются позиционные регуляторы. Регуляторы с линейными законами регулирования делятся на:
- Интегральные.
- Пропорциональные.
- Пропорционально-интегральные.
- Пропорционально-дифференциальные.
- Пропорционально-интегральные-дифференциальные.
Позиционный автоматический регулятор – это устройство, у которого регулирующий орган занимает ограниченное число положений.
Позиционные регуляторы относятся к регуляторам прерывистого действия. В большинстве случаев используются двух- и трехпозиционные регуляторы. У двухпозиционного регулятора затвор регулирующего органа может занимать только два положения - открытое и закрытое. Перемещение регулирующего органа из одного положения в другое происходит в результате достижения регулируемой величиной установленного значения и осуществляется скачкообразно. У трехпозиционного регулятора имеется среднее положение, что способствует плавному изменению управляемой величины.
Интегральным регулятором называется тот, у которого одному значению регулируемой величины соответствуют различные положения регулирующего органа.
В пропорциональных регуляторах отклонение регулируемой величины от заданного значения становится причиной перемещения регулирующего органа на величину, которая пропорциональна величине такого отклонения. Такие регуляторы могут использоваться для регулирования процессов, протекающих в объектах, обладающих и не обладающих самовыравниванием.
У пропорционально-интегральных регуляторов изменение выходной величины пропорционально изменению входной величины интегралу ее изменения. Для улучшения статических свойств данных регуляторов их обратная связь осуществляется не по положению регулирующего органа, а по скорости его перемещения, где используется гибкая обратная связь. Данный вид обратной связи работает только в переходном режиме регулирования. Таким образом пропорционально-интегральный регулятор поддерживает постоянное значение регулируемой величины независимо от нагрузки объекта, при ее отклонении от заданного значения в начальный момент времени перемещает регулирующий орган устройства на величину, которая пропорциональна величине отклонения и будет продолжать перемещение до исчезновения статической ошибки, за счет гибкой обратной связи.
В пропорционально-дифференциальном регуляторе объединена функция пропорционального регулятора с дифференцированием отклонения регулируемой величины от уставки.
В пропорционально-интегрально-дифференциальном регуляторе объединены функции пропорционально-интегрально и пропорционально-дифференциального регуляторов. В случае скачкообразного изменения регулируемой величины регулятор в начальный момент времени оказывает бесконечно большое воздействие, величина которого затем резко уменьшается до значения, которое определяется пропорциональной составляющей, затем начинает оказывать влияние интегральная составляющая устройства.
