Similar presentations:
Регуляторы непрерывного действия
1. Системы регулирования непрерывного действия и законы регулирования
В САР непрерывного действия применяют регуляторы, у которых приполучении сигнала об отклонении регулируемой величины
регулирующий орган перемещается плавно и непрерывно до момента
установления заданного значения регулируемой величины с
определенной степенью точности, обусловленной видом регулятора.
Основной характеристикой регуляторов непрерывного действия
является функциональная зависимость между отклонением
регулируемой величины и перемещением регулирующего органа. Эта
зависимость называется законом регулирования, по которому
различают основные виды регуляторов.
График отклонения регулируемой величины х на временном
интервале 1 .
2. Регулятор пропорционального (статического) регулирования (П-регулятор)
Перемещение регулируемого органа прямопропорционально величине отклонения
регулируемого параметра от заданного
значения. Пропорциональные регуляторы
дают хорошее затухание переходного
процесса, но не могут работать без
остаточного отклонения регулируемого
параметра от заданного значения.
u = kp х
где u — регулирующее воздействие
регулятора; kp — коэффициент передачи
(или коэффициент усиления) регулятора;
х — отклонение регулируемой величины
от заданного значения.
3. Регулятор пропорционального (статического) регулирования (П-регулятор)
Значение коэффициента усиления равно перемещениюрегулирующего органа регулятора при отклонении
регулируемой величины на единицу ее измерения.
Коэффициент кр является параметром настройки Прегулятора. Величину, обратную коэффициенту
усиления регулятора, т. е. 1/кр, называют статизмом
регулятора, а величину С = (1/кр) *100 — пределом
пропорциональности, или степенью неравномерности.
Значение предела пропорциональности определяют
как участок шкалы измерительного прибора,
выраженный в процентах длины всей шкалы, в
границах которого изменение регулируемой величины
вызывает перемещение регулирующего органа из
одного крайнего положения в другое.
Достоинством П-регулятора является малое время
переходного процесса регулирования, т.е.
быстродействие, недостатком — наличие статической
ошибки.
4. Регулятор интегрального (астатического) регулирования (И-регулятор)
Обеспечивает перемещение регулируемогооргана пропорционально интегралу во
время отклонения регулирования
параметра.
u 1 / Tè xd èëè Tè (dm / dt ) Dx
0
где Ти — постоянная времени регулятора,
равная продолжительности перемещения
регулирующего органа из одного крайнего
положения в другое при максимальном
отклонении регулируемой величины, с;
1 /Ти — скорость перемещение
регулирующего органа, пропорциональная
степени отклонения регулируемой
величины, с-1.
5. Регулятор интегрального (астатического) регулирования (И-регулятор)
Регулирующее воздействие И-регулятора продолжается до тех пор, покаотклонение регулируемой величины от заданного значения сведется к
нулю, т.е. в конце переходного процесса регулирования величина
достигает заданного значения.
В момент отключения регулирующий орган может занимать любое
положение в пределах своего рабочего хода.
Параметром настройки И-регулятора является скорость перемещения
регулирующего органа 1 /Ти.
Достоинство И-регулятора заключается в отсутствии остаточного
отклонения регулируемой величины в конце регулирования, меньший
запас устойчивости, чем у П – регулятора, недостаток — относительно
малая скорость (длительность) процесса, в связи с этим рекомендуется
применять И-регуляторы в объектах с большим самовыравниванием при
плавных изменениях нагрузки.
И – регуляторы довольно широко применяют в металлургии.
6. Регулятор пропорционально-интегрального (изодромного) регулирования (ПИ-регулятор)
u k p x 1 / Tè xd0
Это регулятор, у которого
регулирующее воздействие
пропорционально отклонению
регулируемой величины от
заданного значения и
интегралу по времени от этого
отклонения, т.е. регулятор
представляет собой сочетание
двух регулирующих устройств,
предыдущих типов. Здесь в
определенной степени
уменьшаются недостатки П- и
И – регуляторов.
где Ти — продолжительность действия интегральной составляющей
регулятора — продолжительность изодромы, с.
7. Регулятор пропорционально-интегрального (изодромного) регулирования (ПИ-регулятор)
Регулирующее воздействие ПИ-регулятора характерно тем, что впервоначальный момент введения его при отклонении регулируемой
величины от заданного значения, большое воздействие, снижающее
величину отклонения за малый отрезок времени, оказывает
пропорциональная составляющая. В последующем большее влияние на
процесс регулирования оказывает интегральная составляющая, что
обеспечивает исключение статической ошибки в конце процесса
регулирования.
Степень введения пропорциональной или интегральной составляющей в
ПИ-регулятор определяется соответственно величинами кр и Ти, которые
служат параметрами настройки регулятора.
Достоинство ПИ-регулятора заключается в том, что он поддерживает
заданное значение регулируемой величины при возмущениях в объекте и
не имеет остаточного отклонения в конце переходного процесса
регулирования.
ПИ – регуляторы получили наибольшее распространение в металлургии,
так как они удовлетворяют повышенным требованиям к качеству
регулирования и могут быть использованы для большинства
металлургических объектов.
8. Регулятор пропорционально–интегрально–дифференциального (изодромного с предварением) регулирования (ПИД-регулятор)
Регулятор пропорционально–интегрально–дифференциального (изодромного с предварением)
регулирования (ПИД-регулятор)
u k p x 1 / Tè xd Tä d ( x) / d
0
Это регулятор, у которого
регулирующее воздействие
пропорционально отклонению
регулируемой величины от задания,
интегралу и скорости этого
отклонения. Дополнительно к ПИ –
принципу вводится зависимость
регулирующего воздействия от
скорости изменения регулируемого
параметра, т.е. от первой его
производной. Этим обеспечивается
опережение перемещения
регулируемого органа и ускорение
процесса регулирования.
ТД - постоянная времени дифференцирования. Параметрами настройки
ПИД-регулятора являются параметры кр, Ти, ТД.
9. Регуляторы непрерывного действия
Из всех рассмотренных автоматических регуляторов ПИД-регуляторнаиболее сложный как по принципу действия, так по устройству и
наладке, в связи с этим он применяется редко. Высокое качество
регулирования позволяет применять ПИД–регуляторы для весьма
сложных технологических процессов, их целесообразно применять на
инерционных объектах с большим запаздыванием и жесткими
технологическими требованиями к процессу регулирования. Ирегулятор практического применения не имеет, а входит как
составляющий в структуру сложных ПИ- и ПИД-регуляторов.