Используемые в настоящее время в промышленном производстве аналоговые и цифровые регуляторы относятся к устройствам функционально непрерывного действия. Это означает, что между входным и выходным параметрами регулятора (хотя эти параметры измеряются в разных физических единицах) существует функциональная связь, которая выражается в виде закона регулирования.

В каждом регуляторе существует 2 части:

• В измерительной (входной) части регулятора формируется сигнал рассогласования (сигнал ошибки), который представляет собой разность между заданным и текущим значением регулируемого параметра.

• В функциональной части осуществляется формирование управляющего воздействия в соответствии с принятым законом управления.

Управляющее воздействие физически представляет собой командные импульсы напряжения питания, которые после усиления (используется ПБР) подаются на ИМ, являющийся, по сути, интегрирующим элементом, преобразующим скачкообразный управляющий сигнал в угол поворота вала ИМ.

В настоящее время используются следующие типовые законы: И, П, ПИ, ПИД, ПД. Каждый закон формируется непосредственно в контуре управления.

Формирование законов регулирования определяется видом (типом) ООС (отрицательной обратной связи) между входными и выходными параметрами регулятора, используемой при формировании управляющего воздействия. По виду ООС делятся: регуляторы – интегральные регуляторы (без ОС), П-регулятор – регулятор с жесткой ОС положения вала ИМ, ПИ-регулятор – регуляторы с гибкой ОС.

Гибкой ООС называется ОС, которая действует только при наличии сигнала рассогласования. ПИД – регуляторы и ПД – регуляторы – регуляторы с инерционной обратной связью.

Инерционная ОС – ОС, которая определяется скоростью реакции входного параметра на возмущающее воздействие, обеспечивающее эффект предварения.

Эффективность работы регулирующего контура при выбранном законе регулирования определяется параметрами динамической настройки регулятора, которые задаются в виде постоянных коэффициентов, которые входят в уравнение, определяющее законы регулирования. Между параметрами динамической настройки регулятора и динамическими параметрами объекта управления существует определенная связь и правильный выбор параметров настройки регулятора является основной целью технологической наладки контура управления в реальных производственных условиях.

4.1 Интегральный регулятор

Эти регуляторы не имеют ООС и реализуют интегральный (И) закон регулирования. Иногда называются астатическими или регуляторами без ОС. Зависимость между входными и выходными величинами:

,

Где - угол поворота вала ИМ в % хода; - сигнал рассогласования между - действительным и - заданным текущими значениями регулируемого параметра.

Угол поворота вала ИМ пропорционален интегралу от сигнала рассогласования или:

Скорость перемещения вала ИМ пропорциональна сигналу рассогласования. Отличительной чертой данного регулятора является его пропорционально-переменная скорость ИМ, которая зависит от величины рассогласования или отклонения регулируемой величины от задания. Данные регуляторы в силу своей особенности осуществляют управление точно (в пределах зоны технической нечувствительности), но медленно.

Данный регулятор имеет один параметр динамической настройки – K_Р1 , определяющий коэффициент пропорциональности изменения скорости ИМ, приходящийся на единицу отклонения регулируемого параметра от задания.

Этот коэффициент физически определяется величиной времени интегрирования. Для определения реального значения параметра настройки И – регулятора следует экспериментально произвести процедуру определения динамической характеристики И-регулятора по кривой разгона этого регулятора.

На вход регулятора надо подать ступенчатый сигнал рассогласования .

Для снятия кривой разгона любого регулятора необходимо.

• 1. Для того, чтобы не мешать технологическому процессу необходимо, чтобы регулятор установил заданные значения регулируемого параметра по просьбе технолога оператора;

• 2. Отсоединить регулирующий орган от исполнительного механизма и зафиксировать установленный угол поворота ИМ - y_н;

• 3. Резко изменить задание и отключить измерительный прибор, для сохранения Δε = const. Необходимо при постоянном сигнале рассогласования (ε(τ)) фиксировать изменение положения выходного вала ИМ во времени;

• 4. Перевести текущий сигнал рассогласования Δε в эквивалентный сигнал рассогласования Δε_экв; 5. Определить интервал времени выполнения условия при

Рис 23. Реакция интегрального регулятора на ступенчатый сигнал рассогласования

T_И (время интегрирования) – время, за которое угол поворота вала ИМ повернется на эквивалентный угол. Между K_Р1 и T_И существует связь: K_Р1=1/T_И

Этот параметр определяет эффективность работы интегрального регулятора. Чем больше T_И, тем меньше скорость, приходящаяся на единицу отклонения. Чем больше инерционность объекта, тем больше должно быть время интегрирования.

Рис 24. Условное обозначение И-регулятора

Запрещается использовать И – регуляторы для управления астатическими (без самовыравнивания) объектами.

Примечание

С использованием в контурах ИМ постоянной скорости очень трудно (практически невозможно) обеспечить точное соблюдение интегрального закона. Поэтому необходимо чтобы процесс И – регулирования обеспечивался с использованием гидравлических ИМ со встроенными струйными регуляторами скорости или можно в современных контроллерах реализовать импульсный режим управления.

Рис 25. Импульсный режим управления ИМ

T_ц – продолжительность цикла работы импульсного коммутирующего устройства (ИКУ); Т_и – продолжительность импульса при условии что 0,2с ≤ T_и ≤ T_им; Т_п – продолжительность паузы (остановки) ИМ; Т_им – время движения ИМ от одного крайнего положения (0% хода) до другого (100% хода).