18.Классификация линейных регуляторов
Рассмотрим смысл закона регулирования регулятора на примере САР температуры целевого продукта в теплообменнике. Эта схема нам уже известна. Это САР по отклонению. Здесь σ – сигнал рассогласования 90º – 100º = –10 ºС = σ. Закон регулирования регулятора (контроллера) определяет характер перемещения затвора регулирующего органа в новое положение.
На место регулятора (контроллера) в данной схеме будем поочередно ставить линейные регуляторы и будем наблюдать, как регулирующее воздействие μ от каждого закона регулирования влияет на характер перемещения затвора регулирующего органа.
П-регулятор
Это регулятор, у которого μ пропорционально σ, т.е. μ = – Кσ.
При скачке входной величины σ на значение (–10ºС) затвор регулирующего органа переходит в новое μ - положение скачком.
Достоинство такого регулирования: регулирующий орган быстро перемещается на новое положение, т.е. высокая скорость регулирования (t – время).
Недостаток: имеет место остаточное отклонение, т.е. имеет место некоторая ошибка регулирования.
И-регулятор
Это регулятор, у которого μ пропорционально интегралу σ
При скачке входной
величины на значение (–10ºС) затвор
регулирующего органа медленно
переходит в новое
положение (рис.2.11).
Достоинство: отсутствие остаточного отклонения регулируемого параметра от заданного значения.
Недостаток: низкая скорость регулирования, т.е. затвор в новое положение перемещается медленно.
ПИ-регулятор
Это параллельное
соединение предыдущих двух регуляторов
(П и И - регуляторов). Этот регулятор
сочетает
положительные моменты
П и И -регуляторов. У ПИ-регулятора
регулирующее воздействие μ перемещает
затвор пропорционально отклонению
параметра σ и интегралу отклонения σ. 
,
где: К, Ти – параметры настройки регулятора. Как видим, формула данного закона – это сумма двух предыдущих формул. Затвор регулирующего органа часть пути пройдет скачком по П-закону, а оставшуюся часть – медленно по И - закону
ПД-регулятор
Это такой регулятор (рис.2.13), у которого выходной сигнал μ пропорционален входному сигналу σ и производной dσ/dt, т.е.
.
Производная dσ/dt характеризует тенденцию изменения (отклонения) регулируемой величины. Величина и знак воздействия от производной позволяют регулятору как бы предвидеть в какую сторону и на сколько отклонилась бы регулируемая величина под действием данного возмущения. Это предвидение позволяет регулятору предварять своим воздействием возможное отклонение регулируемой величины. В результате процесс регулирования завершается в более короткое время.
Сначала затвор скачком переходит из точки а в точку в (П – закон), т.е. больше чем надо, затем отскакивает назад в точку б (дифференциальное действие), и остаётся в этом положении.
ПИД-регулятор.
У него 3 родителя:
П-регулятор, И-регулятор, ПД-регулятор.
Соответственно складываются 3 формулы
.
Здесь: К, Ти, Тд – параметры настройки, которые можно настроить вручную.
ПИД - закон используется во всех контроллерах. Сначала затвор скачком переходит из точки а в точку в (П – закон), т.е. больше чем надо, затем отскакивает назад в точку б (дифференциальное действие), а далее затвор медленно перемещается в конечное положение (И – закон). В результате процесс регулирования завершается в более короткое время и с меньшей погрешностью регулирования
Позиционный регулятор
Из нелинейных регуляторов самый популярный позиционный регулятор.
У позиционных регуляторов регулирующее воздействие заставляет затвор срабатывать только при определённых отклонениях регулируемого параметра от заданной величины. Регулирующий орган позиционного регулятора может занимать ограниченное число определенных позиций. Перемещение из одного положения в другое происходит мгновенно. Примером может быть контактная пара (регулирующий орган) для включения ТЭНа в сауне. Регулирующий орган - контактная пара имеет только 2 позиции (вкл., выкл,). Наиболее распространены двухпозиционные регуляторы. При использовании двухпозиционной САР регулируемый параметр совершает незатухающие синусоидальные колебания (рис.2.15.).
