19. Структурна схема автоматичного регулятора
Автоматичний регулятор (АР) - це керуючий пристрій, призначений для вироблення управляючого сигналу на об’єкт управління з метою підтримання технологічних параметрів на заданому рівні.Регулятори розрізняють за багатьма ознаками і конструкцією, але узагальнена функціональна схема має вид, приведений на рис.4.1.На елемент порівняння (ЕП) надходять сигнали заданого Хзад та дійсного Хвих значень регульованої змінної, тобто, сигнал від задавача Хзад та вимірювального елемента (ВЕ), який відображає значення Хвих. Елемент порівняння визначає сигнал відхилення (непогодження) Δх=Хзад-Хвих, який подається на управляючий елемент (УЕ).Управляючий елемент в свою чергу вміщує елемент порівняння, підсилювач сигналу ПС з великим коефіцієнтом підсилення, вузол управління ВУ, за допомогою якого формується управляючий сигнал Up згідно з законом регулювання, та ланцюг від’ємного зворотнього зв’язку ЛЗЗ.Ланцюг ЛЗЗ може бути підсилювачем або більш складним елементом.
Рис. 4.1. Функціональна схема автоматичного регулятора
На виході автоматичного регулятора – знаходиться підсилювач потужності ПП, який підсилює сигнал управляючого елементу до потужності, достатньої для керуванням виконавчим механізмом. Останній безпосередньо переміщує регулюючий орган, що змінює надходження речовини чи енергії в об’єкт.Найбільш важливою характеристикою регулятора є закон регулювання, котрий показує яким чином здійснюється регулююча дія Uр регулятора на об’єкт управління в залежності від відхилення регулюваної змінної від Хвих від заданого значення Хзад та в часі.У регуляторів неперервної дії при безперервній дії сигнал на вході регулятора регулювальний орган також переміщується безперервно. Реалізують прості та комбіновані закони регулювання. В залежності від закону управляючої дії, який виробляє управляючий елемент регулятора, регулятори непереривної дії розділяють на:1) П-регулятори, або статичні в яких виробляється пропорційний закон, тобто, управляюча дія Up пропорційна сигналу непогодження: Up=Кр۰Δх;
2)
І-регулятори
(астатичні),або інтегральні:
;
3)Д-регулятори
(диференціальні):
;4)ПІ-регулятори
(або ізодромні):
;
5)
ПД-регулятори
(пропорційно диференціальні):
;
6)
ПІД-регулятори
(пропорційно-інтегрально-диференціальні):
.
У пропорційних регуляторах (П) регуляторах
Up=Кр۰Δх,
де Кр - коефіцієнт передачі (підсилення); Δх - величина непогодження.
Це зумовлює виникнення так званої статичної похибки в таких регуляторах, тобто, різниці між заданим значенням Хвих регульованої змінної та її значенням, яке залишається в кінці процесу регулювання.
У регуляторів пропорційної дії положення регулювального органу пропорційно відхиленню регульованої величини від заданого значення, тобто, існує жорстка залежність між змінною вхідної та вихідної величин регулятора. Задане значення регульованої змінної може бути забезпечене лише для одного значення навантаження. Величина статичної похибки залежить від коефіцієнта передачі Кр регулятора, чим він більший, тим менша похибка.
П-регулятори мають добрі динамічні характеристики (процес характеризується малим часом регулювання), але мають незадовільні статичні характеристики зв’язані з статичною похибкою. Використовуються у випадках, коли час регулювання має бути невеликим, але технологічний процес допускає наявність статичної похибки.
У динамічному відношенні П-регулятор є підсилюючою ланкою. За умов стрибкоподібної зміни вхідної величини регулятора Δх вихідна регулююча дія Up змінюється також стрибкоподібно (рис. 4.3):
