Позиционный регулятор

Типовые законы регулирования

Системы автоматического регулирования создают на выходе исполнительного элемента регулирующее воздействие, прикладываемое к регулируемому объекту, которое определяется величиной ошибки.

Рассмотрим более подробно используемые в АСР функциональные связи между регулирующим воздействием и ошибкой. Эти функциональные связи называются законами регулирования.

Структурная схема регулятора

DY – ошибка, рассогласование;

m - регулирующее воздействие.

ПЗ-регулятор – это регулятор, у которого регулирующий орган может занимать ограниченное число определенных положений. Наиболее часто используются 2-х и 3-х позиционные регуляторы.

Математическая запись закона:

Статическая характеристика 2-х позиционного идеального регулятора с положительной зоной нечувствительности (ПЗН).

D - нейтральная зона или зона регулирования

D/2 – полуширина зоны регулирования

Реальный регулятор имеет зону нечувствительности и возникает петля гистерезиса. Вследствие присутствия гистерезиса регулируемый параметр на выходе объекта будет совершать непрерывные колебания около заданного значения.

Проиллюстрируем это на примере объектов с ярко выраженными отдельными свойствами.

1. Объект без самовыравнивания (кусочно-линейные зависимости).

2. Объект с самовыравниванием.

3. Объект с самовыравниванием и с запаздыванием.

Переходный процесс на выходе объекта при работе регулятора – автоколебательный процесс со следующими характеристиками:

ü Т – период;

ü А – амплитуда колебаний.

Амплитуда А уменьшается при сужении зоны регулирования D (D/2), но при этом будет нарастать частота и уменьшаться период колебаний, а следовательно исполнительный механизм быстро выработает свой ресурс: D¯ Þ А¯ Þ Т¯ и частота­.

Таким образом, при настройке регулятора идут на компромисс: А выбирается по возможности минимальной, определяется свойствами реального объекта и требованиями к качеству его регулирования; а Т – исходя из конструктивных соображений.

Статическая характеристика 2-х позиционного идеального регулятора с отрицательной зоной нечувствительности (ОЗН).

Переключение идет раньше, чем параметр достигает заданного значения.

Достоинства этой характеристики ПЗ-регулятора состоит в том, что можно уменьшить амплитуду в 1,5 раза для объекта с запаздыванием.

Недостатки – это возможность выпадения регулятора из алгоритма работы.

2 – характеристика на выходе объекта при работе регулятора, выпавшего из алгоритма своей работы.

Регуляторы с ОЗН делаются с настраиваемой зоной гистерезиса.

Использование ПЗ-регуляторов – в основном для инерционных объектов, где отношение запаздывания к постоянной времени (t/Т > 0,2) больше 0,2.