Настройка промышленных регуляторов

При использовании регулятора с конкретным объектом управления необходимо регулятор настраивать, чтобы получить устойчивую систему автоматического управления с требуемым качеством переходных процессов. П-регулятор имеет только одну настройку – коэффициент усиления . Одна настройка и у И-регулятора – коэффициент усиленияk_и(или постояннаяинтегрирования).

Для ПИ-регулятора необходимо настроить коэффициенты усиления пропорционального и интегрального каналов регулирования. Наиболее сложна настройка ПИД-регулятора – необходимо настроить коэффициенты усиления трёх каналов регулирования.

Для реальных регуляторов вводят дополнительно понятие "зона нечувствительности" регулятора. Зоной нечувствительности называется максимальный диапазон изменения сигнала на входе регулятора, не вызывающий появление сигнала на его выходе. При ошибке в системе, не выходящей за пределы зоны нечувствительности, регулятор не оказывает влияние на объект управления. Зона нечувствительности ∆=2,где– порог чувствительности.

Серийные регуляторы универсального назначения имеют органы настройки, позволяющие изменять значения параметров регулятора ,,, ∆ при его настройке на конкретный объект. Для настройки регулятора необходимо знать параметры объекта и его передаточную функцию. Характеристика объекта обычно определяется аналитически или экспериментально, например, по переходной характеристике объекта.

Пример.Рассмотрим управление объектом с инерционными свойствами от ПИ-регулятора. Передаточная функция ПИ-регулятора

,

где – постоянная времени регулятора.

Разомкнутая система автоматического управления будет иметь передаточную функцию

,

где – коэффициент усиления системы;k_o– коэффициент усиления инерционного объекта;T_o– постоянная времени инерционного объекта.

Если при настройке регулятора обеспечить , то форсирующие свойства ПИ-регулятора компенсируют инерционные свойства объекта управления и передаточная функция разомкнутой САУ примет вид

_.

Для передаточной функции замкнутой системы получим

, где.

Величина коэффициента усиления Kсистемы может быть выбрана, например, из условия ограничения ошибки системы. Поскольку для астатической системы (при использовании ПИ-регулятора система астатическая) скоростная ошибка, то можно принять, где– максимальная скорость изменения задающего воздействия в системе.

В настроенной таким образом замкнутой системе будет наблюдаться плавный апериодический переходный процесс, который будет тем короче, чем больше коэффициент усиления K. Следовательно, предлагаемые настройки ПИ-регулятора позволяют получить в системе переходные процессы хорошего качества, обеспечивая выполнение требований к точности управления в системе.

Библиографический список

1. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Профессия, 2004. 747 с.

2. Теория автоматического управления: учеб. для вузов: В 2 ч. / Под ред. А.А. Воронова. М.: Высш. шк., 1986. Ч.1. 367 с; Ч.2. 504 с.

3. Лукас, В.А. Теория автоматического управления: учеб. для вузов / В.А. Лукас. М.: Недра, 1990. 416 с.

4. Теория автоматического управления: учеб. / В.Н. Брюханов, М.Г. Косов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высш. шк., 2000. 268 с.

5. Федотов, А.В. Анализ и синтез систем автоматического регулирования при проектировании средств автоматизации: учеб. пособие / А.В. Федотов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1995. 48 с.

6. Куропаткин, П.В. Теория автоматического управления / П.В. Куропаткин. М.: Высш. шк., 1973. 528 с.

7. Егоров, К.В. Основы теории автоматического регулирования: учеб. пособие для вузов / К.В. Егоров. М.: Энергия, 1967 . 648 с.

8. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.