25.Основные законы автоматического регулирования: п-закон, и-закон, пи-закон и пид-закон

Самым простым непрерывным законом регулирования являетсяпропорциональный законилиП- закон. На рис. 1асхематично показана поплавковая камера карбюратора двигателя внутреннего сгорания, где используется П- закон регулирования уровня топлива. На рис. 1бпредставлена функциональная схема данной системы автоматического регулирования. Управляемой величинойyздесь является уровень топлива в камере, а управляющим воздействиемU-–площадь открытия игольчатого клапана. Задающее воздействие (уставка)y₀определяется высотой закрепления поплавка. При уменьшении уровня топлива в камере поплавок опускается и перемещает иглу клапана. Чем больше опускается поплавок, тем больше площадь открытия клапана и тем больше поступает топлива в камеру. Таким образом, управляющее воздействиеUи разность между заданным значением управляемой величиныy₀и ее реальным значениемyсвязаны жестким образом:Uпрямо пропорциональна, то естьU=k, гдеk- коэффициент пропорциональности. На рис. 2 показана кривая регулирования при пропорциональном законе. При внезапном уменьшении уровня (начале расхода) топлива клапан открывается и в камеру начинает поступать топливо. Уровень его начинает монотонно увеличиваться. Однако, если расход топлива продолжается, то через некоторый промежуток времени наступает равновесное состояние: сколько топлива вливается, столько и выливается. Уровень его остается постоянным, но не равным заданномуy₀. Между ними существует разница, которая называетсястатической ошибкой . Чем больше расход топлива, тем больше статическая ошибка. Поэтому системы автоматического регулирования, использующие пропорциональный закон регулирования называют ещестатическимисистемами. Статическая ошибка обусловлена жесткой связью между управляющим воздействием и отклонением управляемой величины от заданного значения. Чтобы избавиться от нее применяются законы регулирования с гибкой связью.

Интегральный закон регулирования (И- закон)математически формулируется следующим образом:, то есть управляющее воздействие является интегральной величиной от отклонения управляемой величины. На рис. 1.10 показана кривая процесса регулирования при использовании интегрального закона регулирования. В этом случае статическая ошибка отсутствует, но наблюдаются значительные колебания управляемой величины относительно заданного значения, которые обусловлены инерционностью объекта управления. Первый выброс в противоположную сторону от установившегося значения принято называть перерегулированием. Системы автоматического регулирования без статической ошибки принято называтьастатическими системами.

Для уменьшения перерегулирования и колебаний управляемой величины используетсяпропорционально- интегральный закон (ПИ-закон)регулирования, который представляет собой комбинацию пропорционального и интегрального законов:. На рис. 1.10 показана кривая регулирования для этого закона.

Для улучшения характеристик регулятора широкое распространение получил более сложный закон регулирования, а именно пропорционально-интегрально-дифференциальныйзакон регулирования, илиПИД-закон: