1. Пропорциональный регулятор (п-регулятор).

На рис. 4.23. приведена принципиальная электрическая схема простейшего регулятора класса «вход/выход» с пропорциональной структурой.

Рис. 4.23. Принципиальная электрическая схема П-регулятора

Обозначения на схеме:

A1 – операционный усилитель;

R_з, R₀, R_ос – активные сопротивления соответственно в цепях задания, собственной обратной связи операционного усилителя и обратной связи регулятора;

Х_з – сигнал задания;

Х_ос – сигнал обратной связи с датчика регулируемой координаты;

Y_вых – выходной сигнал регулятора.

Будем полагать, что на входе регулятора – сигнал ошибки регулирования Х_вх , причем Х_вх = Х_з – Х_ос. При этом вместо двух резисторов R_З и R_ос используется один – R_вх .

Передаточная функция регулятора

(4.38)

Пропорциональный регулятор теоретически позволяет пропускать через себя сигналы всего спектра частот. В действительности, его частотные свойства носят ограниченный характер, поскольку в области высоких частот коэффициент передачи К_р будет снижаться, а также появится фазовый сдвиг между Х_вх и У_вых._. Ограничение спектра пропускания частот осуществляется цепями внутренней или внешней коррекции операционных усилителей, и реальная полоса пропускания пропорциональных регуляторов ограничивается сотнями Гц или единицами кГц. Цепи коррекции операционных усилителей позволяют повысить помехозащищенность канала регулирования.

Временная переходная характеристика регулятора:

У_вых(t) = К_р Х_вх(t) = К_р ˖1(t).

Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.24.

Рис. 4.24. Переходный процесс

в П-регуляторе

Функциональная схема пропорционального регулятора приведена на рис. 4.25.

Рис. 4.25. Функциональная схема

П-регулятора

2. Интегральный регулятор (и-регулятор).

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.26.

Рис. 4.26. Принципиальная электрическая схема И-регулятора

Передаточная функция регулятора

(4.39)

где T_И – постоянная времени интегратора, T_И = R_ВХС₀.

Переходная характеристика регулятора:

У_вых(t) = У_вых(0)+[1/( R_ВХС₀)]˖1(t), где У_вых(0) = 0 .

П

У_вых

ереходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.27.

Рис. 4.27. Переходный процесс

в И-регуляторе

Ф

0

ункциональная схема интегрального регулятора приведена на рис. 4.28.

Рис. 4.28. Функциональная схема И-регулятора

3. Дифференциальный регулятор (д-регулятор).

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.29.

Рис. 4.29. Принципиальная электрическая схема Д-регулятора

Передаточная функция регулятора

(4.40)

где T_Д – постоянная времени интегратора, T_Д = R₀С_ВХ.

Переходная характеристика регулятора:

У_вых(t) = T_Д(t), где (t) – дельта-функция Дирака.

Переходный процесс в регуляторе будет иметь вид, изображенный на рис. 4.30.

Рис. 4.30. Переходный процесс

в Д-регуляторе

Следует отметить, что ограниченная полоса пропускания частот самих операционных усилителей не позволяет реализовать чистое (идеальное) дифференцирование. Кроме того, в силу низкой помехозащищенности дифференциальных регуляторов сложилась практика применения реальных дифференцирующих звеньев, и принципиальные схемы таких регуляторов несколько отличаются от приведенной на рис. 4.29.

Функциональная схема дифференциального регулятора приведена на рис. 4.31.

Рис. 4.31. Функциональная схема

Д-регулятора