Пропорциональный регулятор
В случае применения пропорционального регулятора управляющий сигнал рассчитывается пропорционально отклонению системы. Если отклонение системы большое, то значение регулирующей переменной также большое. Если отклонение системы малое, то и значение регулирующей переменной малое. Временная реакция П-регулятора в идеальном случае точно соответствует реакции входной переменной. Преимущество заключается в том, что вмешательство регулятора происходит очень быстро и без задержки.
Пример – регулирование уровня
Вода поступает в емкость через входное отверстие и поднимает поплавок вверх. Поплавок воздействует на задвижку через рычаг. Если расход воды высокий, то задвижка должна соответствующим образом приоткрываться. Если расход низкий, открывается очень незначительно.
Это значит, что если расход воды высокий, уровень воды в баке также ниже, чем при низком расходе. В этом заключается недостаток пропорционального регулятора: в зависимости от переменной возмущения Z, уровень воды в баке меняется.
Обычно такие регуляторы являются электронными.
|
source gate |
Задвижка на входе |
|
source |
Вход |
|
float switch |
Поплавковый переключатель |
|
drain |
Слив |
Область применения
Регуляторы пропорционального действия применяются в случаях, когда требования к точности управления являются минимальными. П-регулятор преобразует скачок во входном сигнале напрямую в скачок в выходном сигнале. Он характеризуется малоинерционным поведением.
Преимущества Преимуществами пропорционального регулятора являются скорость и простая конструкция.
Недостаток
Недостаток заключаются в том, что контуры регулирования с применением пропорциональных регуляторов демонстрируют остаточное отклонение системы. Регулируемая переменная (фактическое значение) никогда не достигает значения опорной переменной (заданное значение).
|
Deviaton d |
Отклонение d |
|
Controller output CO |
Выход регулятора СО |
|
Symbol of P-controller |
Символ П-регулятора |
Временная реакция П-регулятора: для П-регулятора реакция регулирующей переменной y пропорциональна отклонению системы e.
Регулятор интегрального действия
Эффективность И-регулятора растет с течением времени. Даже небольшое отклонение системы приводит к подачи высокого выходного сигнала, если оно существует в течение достаточно продолжительного периода времени. Этот регулятор преобразует скачки входного сигнала в выходные сигналы пологого типа при помощи постоянного интегрирования.
Это значит, что изменение регулирующих переменных происходят непрерывно и достаточно медленно по сравнению с регулятором пропорционального действия.
Если на вход регулятора интегрального действия поступает постоянный сигнал, то изменение выходного значения происходит непрерывно до тех пор, пока отклонение системы не будет компенсировано. Регулирующая переменная регулятора интегрального действия пропорциональна площади на графике зависимости отклонения системы от времени.
Чем больше отклонение системы и отклонение системы с течением времени, тем круче рост регулирующей переменной. В случае с И-регулятором отклонение системы и скорость преобразования регулирующей переменной являются пропорциональными, т.е. чем больше отклонение системы, тем быстрее изменяется исполнительный элемент.
Регуляторы интегрального действия в чистом виде применяются редко, так как они имеют склонность к нестабильности и слишком медленно реагируют на быстрые изменения.
Область применения
И-регуляторы часто применяются для устранения недостатков пропорционального регулятора – его неспособность полностью компенсировать отклонение системы. Именно поэтому на практике они часто применяются вместе с пропорциональными регуляторами.
|
Deviaton d |
Отклонение d |
|
Controller output CO |
Выход регулятора СО |
|
Symbol of P-controller |
Символ П-регулятора |
Временная реакция И-регулятора: для И-регулятора реакция регулирующей переменной пропорциональна площади на графике отклонения системы и времени.