П-регулятор (пропорциональный);
И-регулятор (интегральный);
ПИ-регулятор (пропорционально-интегральный (изодромный));
Регуляторы с предварением (с опережением):
ПД-регулятор (пропорционально-дифференциальный);
ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный).
Из нелинейных регуляторов самый популярный позиционный регулятор.
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 μот каждого закона регулирования влияет на характер перемещения затвора регулирующего органа.
57 П-регулятор
Это регулятор, у которогоμпропорциональноσ, т.е.
μ = – Кσ.
Рис.2.10. Закон регулирования П-регулятора.
Достоинство такого регулирования: 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
Рис.2.11. Закон регулирования И-регулятора.
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).У ПИ-регулятора (рис.2.12) регулирующее воздействие μ перемещает затвор пропорционально отклонению параметра σ и интегралу отклонения σ.
,
Рис.2.12. Закон регулирования ПИ-регулятора.
Регуляторы с предварением
ПД-регулятор
Это такой регулятор (рис.2.13), у которого выходной сигнал μ пропорционален входному сигналу σ и производной dσ/dt, т.е.
.
Рис.2.13. Закон регулирования ПД-регулятора.
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 сколькоотклонилась 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 (рис.2.14.)
.
Здесь: К, Ти, Тд – параметры настройки, которые можно настроить вручную.
Рис.2.14. Закон регулирования ПИД-регулятора.
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.