Пропорциональные регуляторы

Динамические характеристики типовых линейных регуляторов

Регуляторы, используемые в промышленном производстве, с точки зрения конструктивного оформления бывают двух типов:

- регуляторы прямого действия, использующие для перемещения регулирующего органа энергию, развиваемую чувствительным элементом регулятора;

- регуляторы непрямого действия, использующие для перемещения регулирующего органа внешнюю энергию.

Несмотря на конструктивное многообразие используемых регуляторов в промышленности, они обычно реализуют один из четырех линейных унифицированных законов управления, т.е. правило (алгоритм), в соответствии с которым регулятор воздействует на регулирующий орган при наличии рассогласования между заданным и текущим значениями регулируемой величины.

Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) производят перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения, т.е.

(1-69)

где z(t)=x(t)-y(t) - рассогласование между заданными и текущими значениями регулируемой величины;

x(t) - заданное значение регулируемой величины;

y(t) - текущее значение регулируемой величины;

x_p(t) - перемещение регулирующего органа;

k_p - коэффициент передачи (усиления) регулятора.

Численно коэффициент усиления регулятора равен перемещению регулирующего органа, осуществляемому регулятором при отклонении регулируемой величины на единицу ее измерения. Передаточная функция, комплексно-частотная и переходная характеристика этого регулятора аналогичны соответствующим характеристикам усилительного звена (см. § 1-7).

В качестве примера П-регулятора прямого действия может служить обычные поплавковый регулятор (рис. 1 – 48), осуществляющий перемещение регулирующего органа пропорционально изменению положения уровня в бачке и, следовательно, поплавка.

Для реализации П-закона регулирования в регуляторах непрямого действия (когда перемещение регулирующего органа осуществляется благодаря использованию внешнего источника энергии) обычно применяют обратную связь (рис. 1 – 49).

Здесь У – усилитель с большим коэффициентом усиления;

СМ – сервомотор, перемещающий регулирующий орган благодаря внешнему источнику энергии;

ОС – обратная связь, в данном случае выполняется в виде усилительного звена,

т.е. W_ос(p)=d.

Можно показать, что при данной структуре регулятора, динамические свойства последнего всецело определяются свойствами обратной связи, причем коэффициент усиления регулятора будет равен:

. (1-71)

Величину - коэффициент усиления обратной связи, называемый также степенью обратной связи или жесткая обратная связь.

Недостатком П-закона регулирования является наличие остаточной неравномерности регулирования, т.е. при различных нагрузках регулируемого объекта регулируемая величина удерживается регулятором на различных значениях, причем с увеличением коэффициента усиления регулятора к_р – остаточная неравномерность регулирования увеличивается.