1.3 Законы регулирования

Основная задача управления объектом состоит в автоматическом поддержании условий, при которых обеспечен нормальный ход ТП, на поведения ОБ воздействуют различные внешние или внутренние факты, влияния которых выражается в изменении перемены процесса. По управлению все переменные параметры процесса делятся на три группы.

1. Управляемые - выходные или регулируемые параметры из которых один или несколько определяет состояние системы.

2. Неуправляемые переменные - возмущения вызывающие отклонения выходных параметров от заданных значений.

3. Управляемые переменные - регулирующие воздействия или входные параметры, которые используются для компенсации возмущений и поддержания выходных параметров требуемых приделов.

Регулятор осуществляет компенсацию отклонений от заданного значения и задействуя возмущение.

Типы регулятора и взаимодействие с объектами регулятора выбирают учитывая следующие особенности регулирующего объекта:

1. Характер ТП проходящего в объекте регулирования. Его физика, статика и динамика

2. Параметры ТП их природа, предельные значения требуемая точное поддержания переходных или установившихся режимов.

Конструктивные оборудования, участвующие в процессе и подлежащего АР.

В САР данного типа применяют регуляторы, у которых при получении сигнала об отклонении регулируемой величины регулирующий орган перемещается плавно и непрерывно до момента установления заданного значения регулируемой величины с определенной степенью точности, обусловленной видом регулятора.

Основной характеристикой регуляторов непрерывного действия является функциональная зависимость между отклонением регулируемой величины и перемещением регулирующего органа. Эта зависимость называется законом регулирования, по которому различают основные виды регуляторов: пропорциональный (статический), интегральный (астатический), пропорционально - интегральный (изодромный) и регулятор с предварением.

П-регулятором - называется регулятор, у которого перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от ее заданного значения.

Уравнение регулятора и -- регулирующее воздействие регулятора; кр -- коэффициент передачи (или коэффициент усиления) регулятора; Дх -- отклонение регулируемой величины от заданного значении.

Значение коэффициента усиления равно перемещению регулирующего органа регулятора при отклонении регулируемой величины на единицу ее измерения. Коэффициент к_р является параметром настройки П-регулятора. Величину, обратную коэффициенту усиления регулятора, т.е. 1/ к_р, называют статизмом регулятора, а величину б_с = (1/ к_р) * 100 - пределом пропорциональности, или степенью неравномерности. Значение предела пропорциональности определяют как участок шкалы, в границах которого измерение регулируемой величины вызывает перемещение регулирующего органа из одного крайнего положения в другое. Например, если перед пропорциональности составляет 80% шкалы, то это значит что отклонение стрелки измерительного прибора на 80% шкалы вызовет перемещение регулятора из одного крайнего положения в другое, а отклонение стрелки на 1% шкалы вызовет перемещение регулирующего органа на ¹/₈₀ его полного хода. Особенность перехода процесса регулирования в системе с регулятором состоит в наличии остаточного отклонения (статической ошибки) б_с в его конце.

Достоинством П-регулятора является малое время переходного процесса регулирования, т.е. быстродействие недостатком - наличие статической ошибки.

Интегральные (И-регуляторы) называются регулятором, у которого регулирующее воздействие пропорционально интегралу отклонения регулируемой величины.

Уравнение И-регулятора

Т_и - постоянная времени регулятора, равная продолжительности перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое при максимальном отклонении регулируемой величины с; 1/Т - скорость перемещения регулирующего органа пропорциональная степени отклонения регулируемой величины, с^-1.

Регулирующее воздействие И-регулятора продолжается до тех пор, пока отклонение регулируемой величины от заданно значения сведется к нулю, т.е. в конце переходного процесса регулирования величина достигает заданного значения.

В момент отключения регулирующий орган может занимать любое положение в пределах своего рабочего хода.

Параметром настройки И-регулятора является скорость перемещения регулирующего органа 1/Т_и.

Достоинство И-регулятора заключается в отсутствии остаточного отклонения регулируемой величины в конце регулирования, недостатком является то его скорость процесса мала. В связи с этим рекомендуется применять И-регуляторы в объектах с большим самовыравниванием при плавных изменениях.

Пропорционально-интегральным (ПИ - ругулятором) называется регулятор, у которого регулирующее воздействие пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения и интегралу по времени от этого отклонения. Действие данного регулятора может рассматривать как совместное действие пропорционального и интегрального регуляторов.

Уравнение регулятора

Т_и - продолжительность действия интегральной составляющей регулятора.

Регулирующее воздействие ПИ-регулятора характерно тем, что в первоначальный момент введение его при отключении регулируемой величины от заданного значения, большое воздействие, снимает пропорциональная составляющая. В последующем большее влияние на процесс регулирования оказывает интегральная составляющая, что обеспечивает исключение статической ошибки.