1. Пропорциональный регулятор (п-регулятор).
На рис. 4.23. приведена принципиальная электрическая схема простейшего регулятора класса «вход/выход» с пропорциональной структурой.
Рис. 4.23. Принципиальная электрическая схема П-регулятора
Обозначения на схеме:
A1 – операционный усилитель;
Rз, R0, Rос – активные сопротивления соответственно в цепях задания, собственной обратной связи операционного усилителя и обратной связи регулятора;
Хз – сигнал задания;
Хос – сигнал обратной связи с датчика регулируемой координаты;
Yвых – выходной сигнал регулятора.
Будем полагать, что на входе регулятора – сигнал ошибки регулирования Хвх , причем Хвх = Хз – Хос. При этом вместо двух резисторов RЗ и Rос используется один – Rвх .
Передаточная функция регулятора
(4.38)
Пропорциональный регулятор теоретически позволяет пропускать через себя сигналы всего спектра частот. В действительности, его частотные свойства носят ограниченный характер, поскольку в области высоких частот коэффициент передачи Кр будет снижаться, а также появится фазовый сдвиг между Хвх и Увых.. Ограничение спектра пропускания частот осуществляется цепями внутренней или внешней коррекции операционных усилителей, и реальная полоса пропускания пропорциональных регуляторов ограничивается сотнями Гц или единицами кГц. Цепи коррекции операционных усилителей позволяют повысить помехозащищенность канала регулирования.
Временная переходная характеристика регулятора:
Увых(t) = Кр Хвх(t) = Кр ˖1(t).
Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.24.
Рис. 4.24. Переходный процесс
в П-регуляторе
Функциональная схема пропорционального регулятора приведена на рис. 4.25.
Рис. 4.25. Функциональная схема
П-регулятора
2. Интегральный регулятор (и-регулятор).
Принципиальная
схема регулятора приведена на рис. 4.26.
Рис. 4.26. Принципиальная электрическая схема И-регулятора
Передаточная функция регулятора
(4.39)
где TИ – постоянная времени интегратора, TИ = RВХС0.
Переходная характеристика регулятора:
Увых(t) = Увых(0)+[1/( RВХС0)]˖1(t), где Увых(0) = 0 .
П
Увых
ереходный
процесс в регуляторе будет иметь вид,
изображенный на рис. 4.27.
Рис. 4.27. Переходный процесс
в И-регуляторе
Ф
0
ункциональная
схема интегрального регулятора приведена
на рис. 4.28.
Рис. 4.28. Функциональная схема И-регулятора
3. Дифференциальный регулятор (д-регулятор).
Принципиальная
схема регулятора приведена на рис. 4.29.
Рис. 4.29. Принципиальная электрическая схема Д-регулятора
Передаточная функция регулятора
(4.40)
где TД – постоянная времени интегратора, TД = R0СВХ.
Переходная характеристика регулятора:
Увых(t) = TД(t), где (t) – дельта-функция Дирака.
Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.30.
Рис. 4.30. Переходный процесс
в Д-регуляторе
Следует отметить, что ограниченная полоса пропускания частот самих операционных усилителей не позволяет реализовать чистое (идеальное) дифференцирование. Кроме того, в силу низкой помехозащищенности дифференциальных регуляторов сложилась практика применения реальных дифференцирующих звеньев, и принципиальные схемы таких регуляторов несколько отличаются от приведенной на рис. 4.29.
Функциональная схема дифференциального регулятора приведена на рис. 4.31.
Рис. 4.31. Функциональная схема
Д-регулятора