![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1. Общие сведения о приборах и средствах автоматизации технологических процессов
- •2. Измерительные преобразователи и устройства
- •Измерение давления и разрежения p
- •Измерительные преобразователи давления и разряжения
- •Измерение температуры t
- •Измерительные преобразователи температуры
- •Измерение уровня h
- •Измерение расхода g
- •Измерительные преобразователи расхода
- •Измерение перемещения s, α
- •Измерительные преобразователи перемещения
- •Измерение частоты вращения n
- •Измерительные преобразователи частоты вращения
- •3. Автоматические регуляторы
- •Пропорциональный (п) регулятор
- •Характеристики автоматических регуляторов
- •Интегральный (и) регулятор (рис.III.3)
- •Пропорционально-дифференциальный (пд) регулятор
- •Пропорционально-интегральный (пи) регулятор
- •Пропорционально-интегрально-дифференциальный (пид) регулятор
- •Позиционный (релейный) регулятор
- •4. Исполнительные механизмы
- •Гидравлические им
- •Исполнительные механизмы
- •Пневматические им
- •Электродвигательные им
- •Электромагнитные им
- •5. Регулирующие органы
- •Регулирующие органы объемного типа (рис.III.7.А)
- •Регулирующие органы скоростного типа (рис.III.7.Б-е)
- •Регулирующие органы дроссельного типа (рис.III.7.Ж,з)
- •Контрольные вопросы и задания
3. Автоматические регуляторы
Автоматический регулятор – устройство, воспринимающее разность между текущим и заданным значениями регулируемой величины и преобразующее ее в воздействие на РО в соответствии с заложенным в регулятор законом регулирования.
Напомним, что элементы типового регулятора – это измерительный преобразователь, задатчик, усилитель и собственно регулирующее устройство, которое вырабатывает сигнал рассогласования текущего и заданного значения регулируемой величины, усиливает его и корректирует в соответствии с законом регулирования, вырабатывая сигнал регулирующего воздействия.
Большинство систем автоматического регулирования включает также ИМ, преобразующий командный сигнал от регулятора в соответствующее воздействие на РО.
Основные типы регуляторов – позиционные и непрерывного действия. Последние, в свою очередь, делят на пропорциональные (П), пропорционально-интегральные (ПИ) и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы (табл.III.6).
Пропорциональный (п) регулятор
Он перемещает РО на значение х, пропорциональное отклонению регулируемой величины у от заданного значения.
Дифференциальное уравнение регулятора (р означает запись в операторной форме):
.
Таким образом, в динамическом отношении П-регулятор подобен безынерционному (пропорциональному) звену.
Параметр настройки П-регулятора – коэффициент пропорциональности kр, равный перемещению РО х при отклонении регулируемой величины у на единицу ее изменения.
При выборе структурной схемы любого реального регулятора, в том числе и пропорционального, решающее значение имеет передаточная функция (ПФ) исполнительного механизма, которая может соответствовать ПФ интегрирующего или пропорционального звена. К первой группе относятся электродвигательные ИМ, обеспечивающие постоянную скорость перемещения РО, ко второй – пневматические мембранные ИМ, у которых перемещение РО пропорционально регулирующему воздействию.
Структурная схема П-регулятора с ИМ первого типа приведена на рис.III.2. Закон регулирования формируется с помощью отрицательной обратной связи (ОС) по положению РО, т. е. на вход устройства ОС WОС(p) поступает сигнал х с преобразователя перемещения ИМ.
|
Рис.III.2. Структурная схема П-регулятора: 1 – усилитель, 2 – исполнительный механизм, 3 – цепь обратной связи. |
Таблица III.6
Характеристики автоматических регуляторов
Закон |
Дифференциальное уравнение |
Передаточная функция |
Передаточная характеристика |
АФЧХ |
Параметры настройки |
П |
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
ПД |
|
|
|
|
,
|
ПИ |
|
|
|
|
,
|
ПИД |
|
|
|
|
, , |
В соответствии с правилами преобразования структурных схем ПФ регулятора имеет вид
.
При большом коэффициенте усиления Wyc(p) ПФ упрощается
. (III.1)
Для того чтобы формула (III.1) была тождественна ПФ идеального П-регулятора Wp(p) = kp необходимо выполнить условие:
.
Таким образом, ОС должна быть выполнена в виде безынерционного звена с коэффициентом усиления
.
Такую ОС называют жесткой. Соответственно, параметр настройки П-регулятора – коэффициент пропорциональности kр задается параметрами звена ОС.
Переходная характеристика реального П-регулятора несколько отличается от характеристики идеального в начальной своей части из-за ограниченной скорости ИМ.
Пропорциональные регуляторы позволяют устойчиво работать практически в любых технологических системах. Однако их недостаток – зависимость регулируемой величины от нагрузки объектов.
|
Рис.III.3. Структурная схема И-регулятора: 1 – усилитель, 2 – исполнительный механизм, 3 – цепь обратной связи. |