3.1.2 Алгоритми двопозиційного регулювання
Алгоритм двопозиційних регуляторів визначається статичною характеристикою: залежністю вихідного сигналу Y від вхідного Х (див. мал. 3.2).
Малюнок 3.2 - Статична характеристика двопозиційної системи регулювання
Вихідна величина Y дорівнює максимальній дії - нагрівач включений:
Y = max при X<sp-h, де H-значення гістерезису. Вихідна величина Y дорівнює мінімальній дії - нагрівач вимкнений:
Y = 0 при X > SP, де H-значення гістерезису.
3.1.3 Зона гістерезису
Ширина зони гістерезису в сучасних двопозиційних регуляторах є єдиним програмованим параметром налаштування. Представлення зони гістерезису описується в керівництві по експлуатації на відповідний тип регулятора або систему регулювання.
Основні варіанти представлення зони гістерезису показані на ріс.3.3.
Малюнок 3.3 - Основні варіанти представлення зони гістерезису
Сенс варіантів представлення зони гістерезису зрозумілий з малюнка 3.3.
Призначення гістерезису Н - запобігання «брязкоту» вихідного управляючого пристрою (наприклад, реле), поблизу завдання SP від дуже частого включення нагрівача. У літературі по автоматизації також зустрічаються інші найменування параметра зони гістерезису - зона нечутливості, зона повернення, зона нерівномірності, диференціал.
· Гістерезис (у деяких типах регуляторів) може набувати як позитивних, так і негативних значень. Негативні значення гістерезису використовуються в основному для попередження або затримки включення (виключення) вихідних пристроїв.
Наприклад, включення вихідного пристрою за значенням завдання SP меншому на величину гістерезису Н - включення з попередженням, або виключення вихідного пристрою за значенням завдання SP меншому на величину гістерезису Н - виключення із затримкою. Ці типи гістерезису застосовуються для того, щоб врахувати інерційність об’єктів регулювання.
3.1.4 Процеси регулювання з двопозиційним законом
Процес двопозиційного регулювання є автоколивальним - регульована величина як в перехідному, так і в сталому режимі періодично змінюється щодо заданого значення (див. мал. 3.4), тобто регульована величина PV (X) схильна до незгасаючих коливань.
Показниками автоколивального режиму є амплітуда автоколивань Ак і період автоколивань Тк.
Частота і амплітуда коливань залежать і визначаються наступними величинами:
від часу транспортного запізнювання τd,
· від постійної часу об’єкта Т (визначається інерційністю об'єкту)
· від максимальної швидкості R зміни параметра Х (визначається по перехідній характеристиці)
· від величини гістерезису H елементу перемикача регулятора.
Малюнок 3.4 - Процес регулювання з двопозиційним законом
Для об'єктів з великою інерційністю (великим значенням постійною часу об’єкта Т) і з малим запізнюванням фd регулювання ??????????відбувається з постійними коливаннями до 5-15% від завдання SP.
• Чим більше гістерезис Н, відношення τd /Т, R - тим більше амплітуда коливань Ак.
• Чим більше час запізнювання τd і постійна часу об’єкта Т - тим більше період коливань Тк (див. ріс.3.4).
Точність регулювання технологічного параметра, наприклад, температури залежить від величини гістерезису. Чим менше гістерезис, тим точніше регулювання, але тим частіше включається нагрівач і тим самим більше знос комутаційних елементів (наприклад, реле). Зменшуючи гістерезис можна підвищити якість регулювання до деякої межі, яка визначається параметрами об’єкта регулювання (тепловою інерцією, потужністю нагрівача, тепловим зв'язком нагрівача і об’єкта і ін.).