Вопрос 13. Алгоритмы функционирования промышленных автоматических регуляторов. Обл нормальных и линейных режимов работы регуляторов.
Аналоговые регуляторы воспроизводят функциональную непрерывную зависимость между рассогласованием и управляющим воздействием, решая задачу сведения рассогласования к нулю.
.
Если F линейная функция, (П, И, ПИ, ПИД, ПД регуляторы)– линейные алгоритмы. Если F – нелинейная функция, то это нелинейные алгоритмы регулирования. Среди нелинейных алгоритмов наибольшее распространение получили релейные (позиционные) алгоритмы.
Характерной особенностью применения позиционных алгоритмов в реальных СУ является возникновение автоколебаний. В связи с этим режим автоколебаний становится основным в работе таких систем.
Для наиболее
распространенного ПИ-алгоритма
временная характеристика представлена
на рис. 3.3
здесь
.
Так как в реальных конструкциях изменение выходного сигнала мгновенно произойти не может, то у реального регулятора hр(t)реал.
Если
,
то у линеаризованного регулятора
, здесь
-
передаточная функция балластного
звена.
Таким образом, свойства реального регулятора можно учесть, включая в алгоритм балластное звено. Модель такого регулятора имеет линейную передаточную функцию, поэтому такой алгоритм называют линеаризованным. Так как конструктивно реализуемые устройства имеют ограничения по мощности (быстродействию), то реальный регулятор может и не воспроизвести линейный алгоритм.
Для оценки режима работы реальных регуляторов рассматривают области частот и амплитуд входных сигналов, при которых регулятор точно реализует линейный закон или линеаризованный закон. Такие области называют: область нормальных режимов работы регулятора, либо область линейных режимов работы регулятора.
Область нормального режима работы регулятора – область таких амплитуд и частот входного сигнала и параметров регулятора, в пределах которой ЧХ реального регулятора отличается от ЧХ идеального регулятора не более чем на 5% по модулю и 5 по фазе:
.
Область линейных режимов работы регулятора – область таких амплитуд и частот входного сигнала и параметров регулятора, в пределах которой ЧХ реального регулятора отличается от ЧХ линеаризованного регулятора не более чем на 5% по модулю и 20 по фазе:
.
Вопрос 14.15. Аналоговый регулятор с позиционным управляющим сигналом. Аналоговый регулятор с импульсным управляющим сигналом.
Формирование аналоговых алгоритмов обычно выполняется по 3-м схемам с применением следующих устройств: усилителей сигнала, усилителей мощности и корректирующих устройств. В промышленных регуляторах применяются устройства параллельной коррекции.
Схема 1.
Здесь СМ – сервомотор (усилитель мощности).
УС-усилитель сигнала
КУ- корректирующее устройство
Схема 2.
Схема 3.
1)в конструкции регулятора появляется параллельная коррекция, формирующая обратную связь
2)корректирующее устройство получает информацию о положении регулирующего органа
3)в зависимости от структуры алгоритма формируется различным образом цепь коррекции
коррекции
Если
,
а
.
Для схемы 2:
.Если
,
то устройство коррекции
-
реальное дифференцирующее звено.
Для схемы 3:
,
то устройство коррекции
- инерционное звено.
Чтобы в ИМ постоянной скорости реализовать режим интегрирования используется механизм преобразования сигнала ШИМ. При ШИМ уровень сигнала всегда постоянный, но при импульсной модуляции меняется скважность.
Средняя скорость всегда меньше конструктивной
В аналоговых регуляторах механизм ШИМ реализуется в форме скользящего режима,в цифровом контроллере он реализуется в виде ШИМ