8.3. Электрогидравлические и электропневматические про­порционально - интегрирующие регуляторы.

На рис. 8.За изображена схема пропорционально - интегри­рующего регулятора с изодромом в цепи обратной связи. Сигнал об отклонении регулируемой величины после усиления воздейст­вует на электромеханический преобразователь 7, смещающий струйную трубку 2 из нейтрального положения. Питание струйной трубки может осуществляться как жидкостью от гидронасоса, так и воздухом от компрессора. При этом регулятор будет со­ответственно либо электрогидравлическим, либо электропневма­тическим.

Отклонение струйной трубки вызывает движение поршня 5 исполнительного механизма со скоростью, пропорциональной от­клонению регулируемой величины. Поршень изодрома 4 сместит­ся на величину, пропорциональную скорости исполнительного механизма, и с помощью реостата обратной связи 3 сформирует сигнал обратной связи по скорости. Пропорционально-интегральный закон регулирования обычно создается за счет элек­трических гибких обратных связей. Того же результата можно достичь путем введения производной от сигнала в прямой тракт интегрирующего регулятора. Структурная схема регулятора при­ведена на рис. 8.36.

Рис. 8.3. Принципиальная (а) и структурная (б) схемы про­порционально - интегрирующего регулятора.

Применение гибкой обратной связи существенно снижает инерционность охваченных ею элементов и увеличивает быстро­действие исходного интегрирующего регулятора. При обычных допущениях передаточная функция пропорционально-интегрирующего регулятора

где

В последнем случае обе составляющие сигнала - пропор­циональная и интегральная, - давшие название регулятору, вы­ступают в явном виде. Благодаря интегральной составляющей сигнала рассматриваемый регулятор обладает высокой статиче­ской точностью.

Оптимальная настройка пропорционально - интегрирующе­го регулятора при работе его со статическим объектом выража­ется следующим образом через обобщенные характеристики объекта:

К = 0,8 Т₀ / (Т₃К₀); Т_и = ЗТ₃.

При экспериментальном определении коэффициента усиле­ния регулятора К_КР, соответствующего началу колебаний в систе­ме, из соотношения К = 0,45 К_КР найдется оптимальная настройка Т_И ⁼ 0,85 Т_КР, где Т_КР - период собственных колебаний системы.

Пропорциональный регулятор на пневматических элементах предназначен для отработки непрерывного выходного сигнала, подаваемого на исполнительный механизм для поддержания па­раметра на заданном значении (рис. 8.4).

Действие регулятора основано на принципе компенсации сил, при котором механические перемещения чувствительных элементов близки нулю. Вследствие этого регулятор обладает вы­сокой чувствительностью. Сигналы от измеряемого параметра П и от задатчика номинала Н поступают на элемент сравнения 2, вы­ходное давление Р_А которого изменяется в зависимости от рассо­гласования между П и Н. Силы, обусловленные этим рассогласо­ванием, уравновешиваются силами, развиваемыми сигналом в ли­нии отрицательной обратной связи, и опорным сигналом Но, зада­ваемым задатчиком 6.

тора, состоящего из α₃, α₄ и β₂, К изменяется от 1 до ∞ (= 1002%). Задатчик 5 обеспечивает постоянство расхода питания на вы­ходе регулятора. Выходное давление сумматора Р_А поступает на вход усилителя мощности 3, а затем через выключающее реле 4 на выход регулятора Р. Выключающее реле служит для отключения регулятора от линии исполнительного механизма при подаче сиг­нала Р_к. На линии входа давления Р_А в усилитель 3 установлено постоянное сопротивление . Здесь и далее сопротивлениепри­меняется для гашения автоколебаний, возникающих при работе регулятора. Возможность работы регулятора с исполнительным механизмом прямого и обратного действия обеспечивает пере­ключатель1 установленный на входе регулятора. Основная по­грешность прибора составляет ± 0,5 %.

Пропорционально-интегральный регулятор реализует закон:

где Т_и - время интегрирования, настраиваемое дросселем (3₃ и изменяемое от 0,05 до 100 мин.

Регулятор (рис. 8) состоит из сумматора, пропорционального звена, интегрального звена, усилителя мощности и выключающего реле. Текущее значение параметра П и значение задания Н срав­ниваются на элементе сравнения 2 (включенного по схеме сумма­тора), выход которого поступает на пропорциональное и ин­тегральное звенья. Пропорциональная составляющая воздействует на отрицательную обратную связь, а интегральная - на положи­тельную. Каждая из обратных связей вносит соответствующую со­ставляющую в общее регулирующее воздействие регулятора. Сте­пень воздействия этих составляющих настраивается регулируе­мыми сопротивлениями β₁ и β₂ для пропорциональной и β₃ для интегральной.

В интегральном звене (β₃ и V) вырабатывается инте­грал по времени от величины рассогласования П — Н. В пропор­циональном звене рассогласование поступает на дроссельный сумматор β₁ и α₁ с помощью которого изменяются пределы про­порциональности от 100 до 3000 % илиК от 1 до 0.

Рис. 8.5. Пропорционально - интегральный регулятор.

При работе в этом диапазоне регулируемое сопротивление β₂ установлено на отметку 100 %. При изменении пределов пропор­циональности от 2 до 100 % (К от ∞ до 1) регулируемое сопро­тивление β₁ устанавливается на отметку 100%, а настройка изме­няется регулируемым сопротивлением β₁. Выход Р_А элемента сравнения 5 поступает на вход усилителя мощности 6, а затем через выключающее реле 7 на выход Р

регулятора и далее на испол­нительный механизм. При переходе на режим ручного дистанци­онного управления подается команда Р_к на выключающие реле 7 и 3, при этом выход регулятора Р отключается от входа на исполни­тельный механизм и линия интегральной составляющей прерыва­ется. Такая реализация регулятора предохраняет линию исполни­тельного механизма от скачков давления при переходе с режима на режим. Повторитель 4 служит развязкой в линии интегральной составляющей.

Для возможности работы регулятора с исполнительным ме­ханизмом прямого и обратного действия предусмотрен переклю­чатель 1.