Автоматические регуляторы

Чтобы достичь необходимых качественных показателей системы, надо иметь возможность изменять параметры частей ее элементов. Таким элементом является автоматический регулятор (АР), который формирует свой выходной сигнал в соответствии с законами управления. В качестве входного сигнала АР выступает ошибка управления ∆(t) между фактическим значением y и задаваемым значением z выходного параметра системы. Автоматические регуляторы позволяют влиять на амплитуду и фазу входного сигнала, что выражается соответствующими математическими зависимостями, которые были названы типовыми законами регулирования.

Закон регулирования – это математическая зависимость

Для изменения амплитуды входного сигнала используется пропорциональный закон регулирования (П-закон),

Для реализации отставания по фазе сигнала пользуются интегральным законом регулирования (И-закон)

где Ті – время интегрирования; Т – интервал времени.

Для опережения по фазе сигнала используют дифференциальный закон,

где Тд – время дифференцирования. Коэффициенты Kпр, Ті, Тд называют параметрами настройки регуляторов. Регуляторы могут объединять элементарные законы. Так были созданы пропорционально-интегральный (ПИ):

и пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) законы регулирования:

Значения коэффициентов определяют специальными методами с учетом технологических требований к системе.

Управляемое воздействие в цифровой САУ определяется по запрограммированному алгоритму вычислительным устройством ВУ цифрового регулятора ЦР. Входными величинами устройства сравнения УС служат дискретные значения заданного воздействия z [n·To] и выходного параметра ОУ y [n·To], которые получаются на выходе аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с аналоговых сигналов z(t) и y(t) соответственно. Информация обрабатывается ВУ в дискретные моменты времени через равные интервалы Т0, которые называют интервалами управления. Работа элементов ЦР синхронизируется таймером регулируемого времени. ВУ вырабатывает новую последовательность чисел U [n·To], которая преобразуется в непрерывные сигналы u(t) для воздействия на ОУ через исполнительное устройства ИУ.

Алгоритм цифрового типового регулятора рассмотрим путем перехода от модели аналогового ПИД-закона регулирования. Как и в аналоговом регуляторе, пропорциональная составляющая выходного сигнала соответствует изменению величины входного сигнала в тот же момент времени