3 Принципы регулирования.

Принципы регулирования являются фундаментальным понятием ТАУ. Эти принципы определяют основу устройства регулятора и главные особенности его работы.

Существует три принципа регулирования:

По отклонению.

По возмущению.

Комбинированный.

3.1 Регулирование по отклонению

Схема САР, которая работает по принципу отклонения, называемому также принципом Ползунова-Уатта, приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Схема принципа регулирования по отклонению.

ОР – объект регулирования;

X - регулированная величина;

F – нагрузка объекта;

G – регулирующее воздействие;

Д – датчик регулируемой величины, выходной сигнал которого Х_д соответствует действительному значению регулированной величины.

Регулирование по отклонению заключается в следующем:

на регулятор подаётся сигнал еХ = Х_з - Х_д – отклонение регулированной величины от заданного значения Х_з (ошибка регулирования).

регулятор по сигналу еХ изменяет регулирующее воздействие G таким образом, чтобы уменьшить отклонение еХ.

Пример работы САР по принципу отклонения в случае изменения нагрузки объекта показан на рис. 2.2.

Рис. 2.2 Пример работы САР по принципу отклонения.

Особенности регулирования по отклонению:

Система регулирования, работающая по такому принципу, является замкну- той, когда сигнал с выхода системы подаётся на её вход.

Для таких систем существует проблема их устойчивости (см. лини 2).

Регулятор работает, то есть изменяет регулирующее воздействие G независи мо от причины вызвавшую ошибку регулирования.

Ошибка регулирования в данной системе принципиально не устранима, так как регулирующее воздействие формируется только по ошибке.

Измерение регулируемых величин (давления, уровня, частоты вращения, температуры и других) производится более простыми средствами, чем изме- рение возмущения.

По этим причинам данный принцип получил наибольшее распространение.

Рассмотрим проблему устойчивостии систем регулирования.

Линии 1 на рис. 2.2 соответствуют переходным процессам, когда регулируемая величина с течением времени принимает постоянное значение. Такие САР являются устойчивыми.

Однако параметры регулятора могут быть подобраны неверно или измениться в процессе эксплуатации, и регулирующее воздействие будет изменяться слишком сильно или несвоевременно. В результате величины системы будут колебаться с возрастающей амплитудой (линии 2 на рис. 3.2). В этом случае САР является неустойчивой и неработоспособной.

3.2 Регулирование по возмущению

Схема САР, которая работает по принципу отклонения, называемому также принципом Понселе, приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Схема принципа регулирования по возмущению.

Регулирование по возмущению заключается в следующем:

Датчик нагрузки объекта регулирования ДН измеряет нагрузку объекта. Сиг нал на его выходе F_д соответствует действительной нагрузке F. Регулятор по сигналу F_д изменяет регулировочное воздействие G, т.о. чтобы значение регулируемой величины Х оставалось постоянной. Например, при регулировании по возмущению давления пара в котле на 50% должно вызвать увеличение регулятором расходы топлива в котёл на 50 %.

Работа САР по принципу регулирования по возмущению показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Работа САР по принципу регулирования по возмущению.

Теоретически регулирующееное воздействие изменяется одновременно с изменением нагрузки (G₁ – теоретическое изменение регулирующего воздействия), и регулируемая величина при этом должна оставаться постоянной.

Особенности регулирования по возмущению:

Данный принцип реализуется с помощью разомкнутых систем. Поэтому проблема устойчивости здесь отсутствует.

Регулятор формирует регулирующее воздействие одновременно с изменением возмущения, что теоретически позволяет регулировать без ошибки (линии G₁ и X₁ на рис. 2.4).

Регулятор реагирует только на измеряемые возмущения.

Измерение возмущений требует исполнение более сложных технических средств, чем измерение регулируемых величин.

Применение данного способа требует точного учёта характеристик объекта и регулирующих органов, что на практике не достижимо.

Это может вызвать недопустимую ошибку регулирования (линии G₂ и X₂ на рис. 2.4). По этим причинам регулирование по возмущению на судах не применяется.