3. Влияние параметров настройки регулятора на показатели качества регулирования

Влияние параметров настройки регулятора на форму переходного процесса рассмотрим на примере САР с ПИД-регулятором.

(6)

x_р –регулирующее воздействие (выход регулятора);

k- коэффициент усиления;

- скорость изменения регулируемого параметра;

–рассогласование (вход регулятора);

Т_Н –время интегрирования;

Т_Д –время дифференцирования.

Рассмотрим переходные процессы, возникающие в САР, при изменении задания для различных параметров настройки ПИД-регулятора.

1. Влияние изменения коэффициента усиления k.

На рис.5 показаны два вида переходных процессов для различных значений коэффициентов усиления. Переходный процесс 1 - коэффициент усиления k₁, переходный процесс 2 - коэффициент усиления k₂ > k₂.

Увеличение коэффициента усиления приводит к увеличению регулирующего воздействия х_р, т.е. воздействие на объект регу­лирования увеличивается. При этом динамическая ошибка увеличивается, а время регулирования уменьшается.

Рисунок 5 Влияние коэффициента усиления на показатели качества переходные процессы

2. Влияние изменения времени интегрирования на показатели качества переходных процессов рассмотрим на рис. 6. Время интегрирования переходного процесса 1-Т_{и 1}, переходного процесса 2м - Т_{и 2}; Т_{и 2} Т_{и 1}

Увеличение времени интегрирования уменьшает воздействие регулятора на объект регулирования и, как следствие, приводит к изменению показателей качества регулирования:

у_{дин 2} < у_{дин 1} t_{p 2} > t_{p 1}, т.е. увеличение времени интегрирования Т_и затягивает продолжительность переходного процесса.

Рисунок 6 Влияние времени интегрирования на показатели качества переходные процессы

3. Влияние изменения времени дифференцирования Т_д проследим по рис. 7: переходный процесс 1 получен для значения времени дифференцирования Т_{д 1}, а переходный процесс 2 -для Т_{д 2} > Т_{д 1}. Как видно, динамическая ошибка увеличивается у_{дин 2}  у_{дин 1} время регулирования уменьшается t_{p 2}  t_{p 1},

Рисунок 7 Влияние времени дифференцирования на показатели качества переходные процессы

Таким образом, меняя настроечные параметры регулятора, можно получить желаемые показатели качества регулирования время регулирования, динамическую ошибку и, как следствие, степень затухания переходного процесса

4. Выбор типа автоматического регулятора и определение параметров его настройки

Перед тем, как приступить к выбору автоматического регулятора анализируют технологический объект и определяют канал регулирования. Последний выбирают так, чтобы изменение регу­лирующего параметра (поток вещества или энергии, подаваемый в объект или выводимый из него) сопровождалось максимальным изменением регулируемого параметра, т.е. чтобы коэффициент усиления объекта по каналу регулирования был максимальным.

Тип автоматического регулятора (закон регулирования) выбирается с учётом свойств объекта регулирования и заданных показателей качества переходного процесса.

К качеству регулирования каждого конкретного технологического процесса, имеющего присущее только ему особенности, предъявляются конкретные требования. В одних случаях опти­мальным или достаточным может служить процесс, обеспечивающий минимальное значение динамической ошибки регулирования, в других - минимальное значение времени регулирования, и т.д. Поэтому в соответствии с требованиями технологии обычно выбирают один из трёх типовых переходных процессов: граничный апериодический; с 20%-ным перерегулированием; с минимальной квадратичной площадью отклонения.

Переходный процесс в САР зависит от свойств технологического объекта, от характера и величины возмущающих воздействий, а также от типа автоматического регулятора (его закона регулирования) и параметров настройки регулятора.

Динамические свойства конкретного объекта и поступающие на него возмущения характеризуются своими значениями или законами изменения. Активно влиять на них в процессе эксплуатации, как правило, не представляется возможным. В связи с этим для достижения требуемого качества регулирования при выбранном типовом переходном процессе следует принять подходящий закон регулирования и найти параметры настройки регулятора. Эту операцию выполняют после определения динамических свойств объекта.

Характер действия регулятора ориентировочно определяют по величине отношения времени запаздывания объекта  к его постоянной времени Т, т.е. по величине /Т

/Т 0,2 - релейный регулятор;

0,2  /Т 1,0 – регулятор непрерывного действия;

/Т 1,0 – многоконтурная система регулирования.

При выборе закона регулирования регулятора непрерывного действия часто учитывают величину отношения постоянной времени объекта Т к времени запаздывания , т.е. Т/:

Т/: 10,0 - П регулятор;

10,0  Т/  7,5 - ПИ регулятор;

7,5  Т/  3,0 - ПИД регулятор;

Т/  3,0 - многоконтурная система регулирования ПИД регулятор.

При аппроксимации уравнения объекта апериодическим звеном с запаздыванием предложены следующие формулы 7-9.

k- коэффициент усиления;

Т_Н –время интегрирования;

Т_Д –время дифференцирования;

 - время запаздывания.