П-контроллер (пропорциональный регулятор)

1 – Контроллер

П-контроллер спроектирован таким образом, что когда SP = PV, контроллер выдает выходной сигнал, который соответствует номинальной тепловой нагрузке на систему. Обычно это означает, что выходной сигнал составляет 50 % от максимального выходного сигнала. Например, для обеспечения уставки SP степень отурытия электроприводного вентиля составит 50 %.

PB [%] = 100/Kр

Обратите внимание, что когда Кр меньше 1, РВ может быть больше 100 %.

1 – Коэффициент усиления Кр и диапазон пропорциональности РВ

Когда регулируемая величина равна уставке (PV = SP) выходной сигнал (у) контроллера составляет 50 % от максимальной величины (например, степень открытия вентиля составит 50 %).

Изменяемые характеристики П- контроллера

Характерной особенностью П-контроллера является пропорциональный закон регулирования. В большинстве случаев пропорциональное регулирование создает постоянное отклонение, которое может быть пренебрежимо малым, но может быть и недопустимо большим. В любом случае пропорциональное регулирование лучше, чем полное отсутствие всякого регулирования (отсутствие обратной связи, отсутствие замкнутого контура).

Изменение диапазона пропорциональности РВ имеет два важных последствия:

-Уменьшение РВ (увеличение коэффициента усиления) приводит к уменьшению смещения регулируемой величины, т.е. улучшает реакцию на изменение тепловой нагрузки, но в то же время увеличивает тенденцию к ее колебаниям.

Если PV = 46 %, выходной сигнал П- контроллера составит 70 %.

Обратите внимание, что в данном примере отклонение регулируемой величины (разность между SP и PV) равно 6 %. С этим отклонением П-контроллер справиться не может. Данное отклонение является результатом программирования П- контроллера.

Для обеспечения минимального отклонения важно, чтобы регулирующее устройство (вентиль) реагировало на отклонение регулируемой величины таким образом, чтобы выходной параметр контроллера (у) обеспечивал снятие средней тепловой нагрузки.

В этом случае отклонение в любой момент времени будет наименьшим и через некоторое время станет равным 0.

-Увеличение РВ (уменьшение коэффициента усиления) приводит к увеличению смещения регулируемой величины, но уменьшает тенденцию к ее колебаниям.

-Уменьшение РВ означает, что теоретически пропорциональный закон регулирования приближается к двухпозиционному.

Ниже приведена разгонная характеристика гидравлического контура с пропорциональным регулированием.

На рисунке показано отклонение регулируемой величины при РВ = 33 % и РВ = 333 % при единичном возмущении тепловой нагрузки.

ПИД-контроллер обладает следующими свойствами:

-Увеличение диапазона пропорциональности РВ уменьшает отклонение, но ухудшает устойчивость.

-Интегральная составляющая устраняет отклонение. Увеличение интегральной составляющей (уменьшение параметра

Ti) ведет к более быстрому устранению отклонения.

102

Свойство И-контроллера устранять отклонение имеет и отрицательную особенность: оно увеличивает тенденцию к колебаниям регулируемой величины.

Тенденция к колебаниям регулируемой величины сильнее выражена в И- контроллерах, чем в П-контроллерах.

Способность нейтрализовать изменение тепловой нагрузки в И-контроллерах выражена слабее, чем в П-контроллерах.

При изменении параметра Ti необходимо выбирать между устойчивостью процесса и устранением отклонения.

Уменьшение параметра Ti (увеличение степени интегрирования) приводит к более быстрому устранению отклонения, но увеличивает тенденцию к колебаниям регулируемой величины.

В контроллерах с дифференциальной составляющей параметр Td можно изменять. Параметр Td можно вводить в секундах или минутах.

Необходимо обратить внимание, что параметр Td не стоит делать слишком большим, поскольку его влияние, например, при изменении уставки, будет слишком заметным. При пуске установки желательно вообще исключить из регулирования дифференциальную составляющую (Td = 0).

Из вышесказанного следует, что Д-контроллер никогда не используется самостоятельно. Со своей способностью сглаживать колебания он обычно применяется с ПД- и ПИД регуляторами.

-Интегральная составляющая увеличивает тенденцию к колебаниям.

-Дифференциальная составляющая снижает тенденцию к колебаниям и способствует ускорению процесса регулирования. Увеличение дифференциальной составляющей

(увеличение параметра Td) ведет к увеличению влияния вышеописанных факторов, однако до определенных пределов. Слишком большое значение

параметра Td означает, что контроллер будет слишком сильно реагировать на случайные отклонения и контур управления станет неустойчивым.