2 Законы регулирования
При любом внутреннем устройстве регулятора он выполняет преобразование сигнала отклонения еХ в перемещение исполнительного механизма М.
Это преобразование и представляет собой закон регулирования.
Выбор закона регулирования и его настроечных параметров для конкретного объекта регулирования определяет качество работы САР.
законы регулирования: - пропорциональный , - пропорционально-интегральный , - пропорционально-дифференциальный , - пропорционально-интегрально-дифференциальный.
В случае ПИД закона регулирования перемещение ИМ происходит в соответствии со следующим выражением, определяемым преобразованием сигнала еХ в регуляторе:
Параметры Кр, Td, Ti являются настроечными. Их значения выбираются из условия обеспечения требуемого качества работы сар.
И
зменение
настроечных параметров в судовых
условиях доступно для обслуживающего
персонала
-
пропорциональный закон
- пропорционально-интегральный закон
- пропорционально-дифференциальный закон
Именно, выбор соответствующего закона регулирования и значений его настроечных параметров обеспечивает требуемое качество работы САР.
Законы регулирования получают с помощью корректирующих устройств обоих типов (параллельных и последовательных).
В случае использования параллельных КУ: - жесткая обратная связь дает П закон, - гибкая обратная связь дает ПИ закон, - комбинированная обратная связь (жесткая плюс гибкая) приближенно дает ПД закон.
передаточной функции регулятора:
Wрег(s) = Wку(s) Wу(s) Wим(s).
Если же регулятор содержит следящую систему (рис. 2.10), то его передаточная функция
Wрег(s) = Wку(s) Wcc(s) ,
4 Формирование законов регулирования в последовательных корректирующих устройствах
Последовательное корректирующее устройство преобра-зует сигнал ошибки регулирования еХ в соответствии с передаточной функцией Wку(s), которая отражает закон регулирования, заложен- ный в КУ.
ПИД закон регулирования с параллельным преобразованием
Дифференцирование реальных сигналов увеличивает амплитуды высокочастотных помех.
Для уменьшения влияния высокочастотных помех на работу САР последовательно с дифференциатором включается простейший фильтр, выполненный на апериодическом звене, ЛАЧХ которого также показана на рис. 3.4 (линия 2) [8].
фильтр ограничивает амплитуды колебаний сигналов на выходе дифференциатора
П
ередаточная
функция модуля ПИД закона со структурной
схемой на рис. 3.6 выражается следующим
образом:
. (3.5)
ПИД закон регулирования с последовательным преобразованием сиг-налов можно получить по структурной схеме на рис. 3.10, составленной на основе схем, приведенных на рис. 3.7 и 3.8.
Передаточная функция ПИД закона регулирования в данном случае имеет вид:
.
(3.10)
5 Изменение сигналов на выходе последовательных корректирующих устройств
Пропорциональная составляющая.
Изменение сигнала на выходе модуля, формирующего П закон регу-лирования, определяется выражением:
Up(t) = Kp eX(t) .
Up(t) = Kp eXo
Графики изменения сигналов на входе и выходе П модуля
Рис. 3.13 Изменение сигналов модуля с пропорциональным законом регулирования.
Up(t) = Kp eXo = Upo ..
Интегральная составляющая.
И
зменение
сигнала на выходе модуля, формирующего
интегральную (И) составляющую закона
регулирования, определяется выражением:
.
Графики изменения сигналов на входе и выходе И модуля приведены на рис. 3.14.
Дифференциальная составляющая.
Д
ля
модуля дифференцирования с фильтром,
описываемым уравнением:
Udf(t) = Udfo exp ( - t / Tf ) ,
Пропорционально-интегральный закон.
В случае формирования ПИ закона по передаточной функции (3.6) выходной сигнал ПИ модуля определяется выражением (3.15).
Upi(t) = Up(t) + Ui(t) , Up(t) = Upio = Kp eXo
.
Пропорционально-дифференциальный закон.
Upd(t) = Up(t) + Ud(t) .
Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон.
Upid(t) = Up(t) + Ud(t) + Ui(t) .
- происходит уменьшение сигнала Ud(t) по экспоненте с постоянной времени Tf,
- действие пропорциональной составляющей проявляется в величине Upo - за счет интегральной составляющей Ui(t) ПИД сигнал будет возрастать по прямой линии