3.2.2 Алгоритми трипозиційного регулювання

Алгоритм трипозиційних регуляторів визначається статичною характеристикою: залежністю вихідних сигналів Yм (менше) і Yб (більше) від вхідного Х (див. мал. 3.12).

а) зворотне регулювання б) пряме регулювання

Малюнок 3.12 - Статичні характеристики трипозиційної системи регулювання

На малюнку 3.12-а представлена статична характеристика трипозиційної системи регулювання при зворотному напрямі регулювання. Зона регулювання без перекриття.

На малюнку 3.12-б представлена статична характеристика трипозиційної системи регулювання при прямому напрямі регулювання. Зона регулювання з перекриттям.

Вибір напряму регулювання здійснюється в різних мікропроцесорних регуляторах по разному (див. керівництво по експлуатації на відповідну модель регулятора):

за допомогою параметра «пряме-зворотнє регулювання»

за допомогою знаку параметра «зона нечутливості регулятора». При завданні позитивного значення параметра забезпечується зона регулювання без перекриття, при завданні негативного значення - забезпечується зона регулювання з перекриттям.

Алгоритм трипозиційних регуляторів при зворотному напрямі регулювання (див. ріс.3.12-а) виглядає таким чином:

Вихідна величина Yб дорівнює максимальній дії - нагрівач включений:

YБ = max при X<SP-DB, где DB -значение ширини зони нечутливості. Вихідна величина Yб дорівнює мінімальній дії - нагрівач вимкнений:

YБ = 0 при X>SP-DB+Н де Н-значение гістерезису.

Вихідна величина Yм дорівнює максимальній дії - охолоджувач включений:

YМ = max при X>SP+DB, де DB-значение ширини зони нечутливості. Вихідна величина Yм дорівнює мінімальній дії - охолоджувач вимкнений:

YМ = 0 при X<SP+DB-Н, де Н-значение гістерезису.

3.2.3 Зона гістерезису

Ширина зони гістерезису в сучасних трипозиційних регуляторах є програмованим параметром налаштування. Представлення зони гістерезису описується в керівництві по експлуатації на відповідний тип регулятора або систему регулювання.

Призначення гістерезису Н - запобігання «брязкоту» вихідного пристрою (наприклад, реле), що управляє, і виконавчого механізму поблизу точки його включення (дуже частого включення). Також зона гістерезису призначена для виключення одночасного включення вихідних пристроїв Yб (більше) і Yм (менше), наприклад для управління реверсивними двигунами, де одночасне включення може привести до виходу з ладу двигун виконавчого механізму.

У літературі по автоматизації також зустрічаються інші найменування параметра зони гістерезису - 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.

3.2.4 Процеси регулювання з трипозиційним законом

Процес регулювання з трипозиційним законом при зворотному напрямі регулювання представлений на ріс.3.13.

Процес трипозиційного регулювання є автоколивальним - регульована величина як в перехідному, так і в сталому режимі періодично змінюється щодо заданого значення (див. мал. 3.13), тобто регульована величина PV (X) схильна до незгасаючих коливань. Показниками автоколивального режиму є амплітуда автоколивань Ак і період автоколивань Тк (див. ріс.3.13).

Малюнок 3.13 - Процес регулювання з трипозиційним законом

Частота і амплітуда коливань залежать і визначаються наступними величинами:

від часу транспортного запізнювання τ_d

від постійної часу об’єкта Т (визначається інерційністю об'єкту)

· від максимальної швидкості R зміни параметра Х (визначається по перехідній характеристиці)

· від величини зони нечутливості DB регулятора і гістерезису H елементу перемикача.

Для об'єктів з великою інерційністю (великим значенням постійною часу об’єкта Т) і з малим запізнюванням τ_d регулювання відбувається з постійними коливаннями до 3-10% від завдання SP.

Чим більше гістерезис Н, відношення τ_d /т, R - тим більше амплітуда коливань Ак.

Чим більше час запізнювання τ_d, постійна часу об’єкта Т і зона нечутливості DB, - тим більше період коливань Тк (див. ріс.3.13).

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, визначуваної параметрами об’єкта регулювання (тепловою інерцією, потужністю нагрівача, тепловим зв'язком нагрівача і об’єкта і ін.).