7.2. Типовые регуляторы и корректирующие звенья су эп

В качестве регуляторов технических систем управления применяются электронные, механические, гидравлические, электропневматические и другие регуляторы с той или иной динамической характеристикой, позволяющей скорректировать динамику замкнутой САУ. Независимо от технологического назначения регуляторов (регуляторы скорости, положения рабочего органа, давления, расхода, температуры и т. п.) все они подразделяются на 2 больших класса: параметрические регуляторы класса “вход-выход” и регуляторы состояния САУ.

Помимо приведенных в гл. 4 типовых регуляторов класса «вход-выход» при построении систем управления применяют также пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор, интегрально-интегрально-пропорциональный ( ) регулятор и др.

ПИ-регулятор в компенсационных системах управления обеспечивает компенсацию одной большой постоянной времени объекта управления, а ПИД-регулятор – двух больших постоянных времени, обеспечивая тем самым форсирование динамических процессов и улучшение динамики СУ ЭП. Регуляторы, содержащие более одного интегратора, призваны обеспечить астатизм СУ ЭП при аддитивных воздействиях не только в виде ступенчатой функции времени, но и в виде временной функции более сложного вида.

Следует отметить, что на практике применяются более сложные схемы регуляторов, обеспечивающие ограничение полосы пропускания частот входного сигнала. Это осуществляется цепями внутренней или внешней коррекции частотной характеристики операционных усилителей. Реальная полоса пропускания даже пропорциональных регуляторов ограничивается сотнями Гц или единицами кГц. При этом дифференциальные регуляторы реализуют реальное дифференцирование входного сигнала, что позволяет повысить помехозащищенность системы управления. Некоторые регуляторы могут содержать дополнительные цепи настройки их параметров (подстроечные резисторы), позволяющие в некоторых пределах подстраивать параметры контура регулирования, устанавливать допустимые уровни ограничения координат СУ ЭП, выполнять функции коррекции “дрейфа нуля” и защиты САУ при возникновении аварийных (нештатных) ситуаций.

Регуляторы включают, как правило, последовательно с объектом управления. Они призваны скорректировать динамику СУ ЭП с целью удовлетворения требованиям к ее статическим и динамическим показателям. При синтезе СУ ЭП вместо понятия «регулятор» часто применяют понятие «корректирующее устройство» («корректирующее звено»), включаемое последовательно с объектом управления или в обратной связи по регулируемой координате, причем в практических приложениях наибольшее распространение нашли корректирующие устройства, позволяющие варьировать и полюсами, и нулями корректирующего устройства [4]:

– реальное пропорционально-дифференцирующее звено первого порядка

, (7.1)

где a и b – соответственно полюс и нуль передаточной функции, причем при |a| > |b| осуществляется коррекция системы с опережением по фазе, при |b| > |a| – коррекция системы с отставанием по фазе; проблема параметрического синтеза корректирующих устройств сводится к определению параметров K, a, b;

– реальное пропорционально-дифференцирующее звено второго и более высокого порядка

, (7.2)

где a_j, b_i – соответственно полюса и нули корректирующего звена, выбором которых стремятся стабилизировать требуемые показатели качества скорректированной системы (m>1, n>1);

- апериодическое звено (фильтр) первого порядка

, (7.3)

применяемое как для фильтрации сигналов измерительного тракта, так и в качестве предшествующего фильтра (фильтра на входе замкнутой системы управления) [4].