1. 2. Реализация типовых законов регулирования.

При реализации реальных автоматических регуляторов не всегда точно удается обеспечить тот или иной желаемый типовой закон регулирования. Это объясняется в первую очередь инерционностью исполнительных механизмов, а при реализации дифференциальной составляющей закона регулирования–невозможностью практической реализации идеального дифференцирующего звена. В связи с этим важно определить степень погрешности в формировании законов регулирования промышленными регуляторами.

Рассмотрим общий принцип построения желаемой структуры автоматических регуляторов. При охвате какого-либо участка схемы с передаточной функцией W_у.с.(р), состоящего из нескольких звеньев, отрицательной обратной связьюW_о.с(р), передаточная функция такого соединения будет равна

(1)

или

(1.1)

I.3. Пропорциональные регуляторы

Идеальный П-регулятор имеет передаточную функцию вида Wп(р)=k(р). Реальный аналоговый промышленный регулятор должен иметь усилительное звено с передаточной функциейW_у(р)=k_у и исполнительное устройство, например в виде электрического исполнительного механизма (ИМ) с передаточной функциейW_ИМ=1/Т_ИМр.Электрический ИМ является интегрирующим звеном, и, следовательно, для получения П-закона регулирования его необходимо охватить отрицательной обратной связью. Для обеспечения условияW_о.с.(р)1/W_у.с.(р) (1.11) с целью повышения коэффициента передачи прямого канала этой отрицательной обратной связью следует охватить и усилительное звено с передаточной функциейW_у.(р)=k_у регулятора.

Требуемую передаточную функцию ка­нала обратной связи найдем из условия:

W_П(p)=k_p=1/W_o.c.(p),

откуда

W_o.c.(p)=1/ k_p= k_o.c (1.2)

Таким образом, канал обратной связи должен быть выполнен в виде усилительного звена с коэффициентом передачи k_o.c=1/ k_p, т. е. равным обратному значению коэффи­циента передачи П-регулятора.

С учетом изложенного структурная схе­ма реального П-регулятора должна иметь вид, представленный на рис. 2.

Оценим точность реализации П-закона регулирования реальным П-регулятором со структурной схемой, приведенной на рис.2.

Найдем переда­точную функцию П-регулятора:

(1.3)

Таким образом, реальный П-регулятор со структурной схемой на рис.2 пред­ставляется в виде последовательного соеди­нения П-регулятора с передаточной функ­цией

W_П(p)= k_p= 1/ k_o.c. (1.4)

и некоторого балластного звена с передаточ­ной функцией

W_б(p)=1/(T_бp+1) (1.5)

Балластное звено является апериодиче­ским звеном . Коэффициент передачи балластного звена равен единице, а постоянная времени

T_б=Т_ИМ/k_у k_о.с. (1.6)

Рис. 2. Структурная схема П-регулятора (а) и реализуемый ею закон П-регулирования (б).

Переходная характеристика реального П-регулятора со структурной схемой, при­веденной на рис. 2,а представлена на рис.2,б.

Параметром настройки регулятора яв­ляется коэффициент передачи k_o.c устройства обратной связи.

Чем меньше (больше) k_o.c, тем больше (меньше) коэффициент k_p передачи регулятора (1.4)

Одновременно следует иметь в виду, что чем больше k_p, тем больше постоянная времени (1.6) балластного звена и тем больше искажается идеальный закон П-регу­лирования.

Для уменьшения влияния балластного звена при конструировании П-регулятора по структурной схеме, приведенной на рис. 2, а, следует стремиться к максимально возможному значению коэффициента усиления k_y.

Текущее значение μ_i динамической ошибки реализации закона П-регулирования при T_б = T_б1 показано на рис. 2,6.