2020-06-29
117
Передаточная функция регулятора, связывающая изображения сигнала ошибки 
на его входе и сигнала 
на выходе, описывается следующим образом:
(4.1)
и может быть приведена к следующему виду:
, (4.2)
где kp – коэффициент передачи регулятора;
Ti – постоянная времени интегратора.
Интегральная составляющая повышает астатизм локальной системы, т. е. в установившемся режиме ее работы обеспечивает нулевую ошибку при ступенчатом задающем воздействии и ступенчатом возмущении. Однако в переходных режимах интегральная составляющая вызывает нежелательный эффект, известный как интегральное насыщение. Поясним суть этого эффекта.
Известно, что любое исполнительное устройство имеет ограничительную скорость изменения регулируемой переменной и ограниченный по амплитуде управляющий сигнал 
на входе.
На рисунке 4.1 показана структурная схема ПИ-регулятора с моделью ограничения сигнала 
:
(4.3)
где 
– неограниченный сигнал на выходе регулятора;
U max – максимальное значение сигнала 
допустимое по условиям при-
менения и технической реализации исполнительного устройства.
Рисунок 4.1.
Пусть 
, а сигнал ошибки 
Интегратор продолжает интегрировать, увеличивая сигнал 
на выходе регулятора. Это увеличение сигнала в зоне насыщения называют интегральным насыщением или накоплением.
Интегральное насыщение приводит к значительному увеличению длительности переходного процесса и росту перерегулирования.
Существуют различные методы защиты локальной системы от негативного влияния интегрального насыщения. На рисунке 4.2 показана структурная схема регулятора с компенсирующей обратной связью.
Рисунок 4.2
Регулятор работает следующим образом. Всякий раз, когда сигнал 
на входе исполнительного устройства, разность сигналов 
становится отрицательной. При этом сигнал на входе интегратора уменьшается на величину 
а рост сигнала в зоне насыщения быстро замедляется. Если 
то 
и регулятор восстанавливает функции обычного пропорционально-интегрального закона регулирования.
Противодействовать интегральному насыщению можно также с помощью простого устройства с положительной обратной связью, схема которого представлена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3
Действительно, если пренебречь пределами ограничения 
и рассматривать звено с насыщением как линейное звено с коэффициентом усиления, равным единице, то согласно структурной схеме, представленной на
рисунке 4.3, передаточная функция будет иметь вид передаточной функции ПИ-регулятора:
(4.4)
При на выходе цепи обратной связи устанавливается постоянное значение сигнала, что соответствует прекращению интегрирования, а следовательно, и интегрального накопления.
