14 Автоматические регуляторы:законы регулирования

Чтобы достичь необходимых качественных показателей системы, надо иметь возможность менять параметры частей ее элементов. Таким элементам является автоматический регулятор (АР), который формирует свой выходной сигнал в соответствии с законами управления. В качества входного сигнала АР выступает ошибка управления ∆(t) между фактическим значением У и задаваемым значением Z выходного параметра системы.

Автоматические регуляторы позволяют влиять на амплитуду и фазу входного сигнала, что выражается соответствующими математическими зависимостями, какие были названы типичными законами регулирования.

Закон регулирования - это математическая зависимость .

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

,

где Kпр - коэффициент пропорциональности

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.

15 Выбор типа регулятора и параметров его настройки

Регулятор – техническое средство, предназначенное для выработки управляющего воздействия, пропорционального отклонению регулируемой величины от заданного значения в соответствии с принятым законом регулирования и настроечными параметрами.

При создании АСР важной задачей является выбор типа регулятора с учетом динамической характеристики объекта регулирования и требуемых параметров качества переходных процессов.

Существует несколько методов расчета и выбора типа регулятора:

1.Аналитический

2.Графоаналитический

3.Эксперимент

В практике используется второй метод:

Исходными данными для решения данной задачи являются следующие.

В зависимости от объекта регулирования (τ,Т,Коб ), - , - заданные параметры качества переходного процесса в АСР ( ).

Методика заключается в следующем:

1.По отклонению t/T определяют вид регулирования.

Если t/T<0.2 , то принимается релейный регулятор.

Если t/T>0.2 , то принимают регулятор непрерывные действия.

2.Принимается заданный вид типового переходного процесса, т.е. в качестве типов применяют 2 вида.

2.1 апериодический (рис 2)

2.2 колебательный с 20% перерегулированием

Выбор типа регуляторов непрерывного действия для статических и астатических объектов

Порядок выбора пропорционального регулятора

1. Выбирают t/T = a, по графику определяют Кдс

2. проверяют обеспечение tp< tp заданной, используя график tp/t=f(t/T)

Если условие выполняется,то регулятор подходит.

Регуляторы действия статических объектов.Т.к. ПР свойственна статическая ошибка, то необходимо проверить как ошибка от статической погрешности по графику.После выбора определяется действительное врем регулирования и сравнивается с допустимым.Сравнивается действительное и заданное время регулирования, если выполняется регулятор подходит

Выбор релейного (позиционного) регулятора статических объектов

Данный регулятор выбирается при соотношении /Т<0,2

Вид переходного процесса в АСР с применением релейного регулятора.

Переходный процесс носит колебательный характер с амплитудой с периодом Т .

Регулятору свойственна статическая погрешность. Колебания около . В исходной точке регулируемая величина увеличивается, регулятор отключается, но регулируемая величина по инерции увеличивается и затем уменьшается, так как регулятор отключен. Она уменьшается до и так как она становится меньше , то регулятор включается и увеличивается и т.д.

Выбор данного регулятора

Исходные данные:

1 динамические характеристики объекта регулирования - ,Т,К ,

2

Определяется величина амплитуды колебания без зоны нечувствительности. Для этого используется зависимость , по которой находят значение и далее - .

Далее принимается значение > с учетом технологических соображений и с учетом зоны нечувствительности. Потом по графику зависимости определяем зону нечувствительности релейного регулятора

Далее определяем величину статической ошибки ( ):

Если , то релейный регулятор можно применять для данного объекта.

Если , то принимаем регулятор непрерывного действия.

Далее проверяем Т . Т =(5 6) . Если данное Т слишком мало (< 5 сек), то регулятор будет часто срабатывать, т.е. работать в достаточно напряженном режиме, что может привести к его отказу. Поэтому в данном случае также необходимо применять регулятор непрерывного действия. Далее осуществляется выбор параметра настройки релейного регулятора. Таким параметром является Т - время полного хода исполнительного механизма. Он выбирается по графику зависимости

По находим , после чего – значение Т . Далее по каталогу для полученных и Т выбираем тип релейного регулятора. При этом Т обеспечивает апериодический переходной процесс.