14. Позиционные регуляторы. Их особенности

Позиционными (ПЗ) или релейными называют регуляторы, у которых при изменении на входе выходная величина может принимать только определенные, заранее известные значения. Переход от одного из этих значений к другому происходит очень быстро, практически мгновенно.

Особенностью таких АР является то, что они реагируют не на значение регулируемой величины, а на величину отклонения этой величины (на знак отклонения) от заданного значения.

Еще одной особенностью позиционного регулирования является то, что регулируемая величина совершает гармонические колебания.

Статическая и динамическая характеристики

Наибольшее распространение получили двухпозиционные регуляторы, у которых выходная величина может принимать только два значения: минимальное или максимальное.

Hабота идеального (с однозначной характеристикой) Пз-регулятора может быть представлена в виде:

Режим работы позиционного регулятора может быть двояким: АР может быть настроен на минимум или на максимум.

При настройке на минимум реализуется следующий принцип: если текущее значение входной величины у_тт меньше заданного у_зд, то выходная величина регулятора u принимает максимальное значение u_мах; если же у_тт больше у_здзд, то выходная величина u принимает минимальное значение u_minmin. По такому принципу работают все нагревательные приборы (например, утюги). Статическая характеристика имеет вид

При настройке на максимум реализуется следующий принцип: если текущее значение входной величины у_т меньше заданного у_зд, то выходная величина регулятора u принимает минимальное значение u_max; если же у_т больше у_зд, то выходная величина u принимает максимальное значение u_min. По такому принципу работают все холодильные (например, холодильники). Статическая характеристика имеет вид

Динамическая характеристика имеет вид

Переходный процесс и критерии качества регулирования в системах с позиционными регуляторами

Изменение выходной величины системы во времени с момента нанесения воздействия до прихода ее в новое установившееся состояние называют переходным процессом, т.е. процессом перехода из одного установившегося состояния в другое. Качество позиционного регулирования оценивают по

• Амплитуде колебаний А,

• Периоду колебаний Тк,

• Частоте колебаний ω = 2π / Тк

Иногда происходит смещение колебаний, а за ним и смещение средней линии колебаний относительно заданного значения а0.

Преимущества и недостатки позиционных регуляторов, область применения

Преимущества:

• Просты по конструкции,

• Надежны в работе,

• Несложны в обслуживании и при настройке

Недостаток заключается в том, что в процессе происходят гармонические колебания регулируемой величины. Применяют ПЗ-регуляторы на инерционных объектах с малым запаздыванием.

15.Пропорциональные регуляторы

К П-регуляторам относятся те, у которых выходная величина в пределах зоны регулирования изменяется пропорционально изменению входной величины.

Уравнение динамики

u = k_pε + u⁰, где kp – коэффициент усиления регулятора, u⁰– выходная величина регулятора в начальный момент времени.

Параметр настройки

Параметром настройки П-регулятора является зона регулирования, или предел пропорциональности δ = k_p^-1∙100%, под которым понимают диапазон изменения входной величины регулятора, выраженный в процентах от максимального интервала, в пределах которого изменение входной величины приводит к изменению выходной величины регулятора от одного крайнего значения до другого.

Статическая и динамическая характеристика

С татическая характеристика пропорционального регулятора – зависимость выходной величины от входной.

Д инамическая характеристика – зависимость выходной величины от времени при изменении входной величины.

Динамические характеристики П-регулятора при ступенчатом изменении входного сигнала и различных значениях Кр приведены на рис. 3

Работа регулятора в замкнутом контуре

В связи с наличием жесткой взаимосвязи между изменениями входной и выходной величин П-регулятор обладает высоким быстродействием, что при его работе в замкнутом контуре приводит к малой продолжительности переходного процесса.

Преимущества и недостатки, область применения

К достоинствам пропорционального регулятора следует отнести его безынерционность (или быстродейст­вие). Это выражается в том, что его выходная величина из­меняется одновременно с изменением входной величины.

Также П-регулятор прост по конструкции и всегда приводит регулируемую величину в состояние равновесия.

Недостатком П-регулятора является то, что при ра­боте в замкнутом контуре АСР регулятор не возвращает регулируемую величину к заданному значению.

Такие регуляторы применяются, например, в системах вентиляции для поддержания требуемого температурного режима в помещении и могут включать в себя таймер и дистанционное управление.