Контрольные вопросы

1. Нарисуйте график переходной функции усилительного звена.

2. Чем отличаются уравнения и переходные функции усилительного и аперио­дического звеньев?

3. Напишите уравнение реального дифференцирующего звена и найдите вы­ражение для амплитудно-фазовой Характеристики в виде суммы вещественной в мнимой частей.

4. Нарисуйте графики переходных функций звеньев II порядка и объясните их различие.

5. Напишите выражение передаточной функции для системы, представленной в виде интегрирующего звена, охваченного отрицательной обратной связью.

6. Объясните понятие устойчивости CAP.

7. Сформулируйте критерий устойчивости Гурвица.

8. В чем заключается принципиальное различие критериев устойчивости Ми­хайлова и Гурвииа?

9. Назовите показатели качества CAP.

10. В чем заключается частотный метод оценки качества CAP?

11. Что такое «самовыравнивание» объекта регулирования?

Глава 13 общие сведения об автоматических регуляторах

§ 1. Классификация автоматических регуляторов

Система автоматического регулирования (CAP) предназначена для поддержания регулируемого параметра на заданном значении. Вернемся к функциональным схемам CAP прямого и непрямого дей­ствия (см. гл. 11, § 5).

Основными элементами системы прямого действия (см. рис. 11.5) являются объект регулирования ОР, чувствительный элемент ЧЭ, элемент сравнения ЭС и регулирующий орган РО, а системы непря­мого действия (см. рис. 11.6)—объект регулирования ОР, датчик Д, регулирующее РУ и исполнительное ИУ устройства.

Таким образом, тип системы регулирования определяется типом регулятора. В связи с этим принято различать регуляторы прямо­го и непрямого действия.

Поскольку большинство чувствительных элементов обладает ма­ломощным выходным сигналом, недостаточным для обеспечения не­обходимого перемещения регулирующего органа, номенклатура промышленных регуляторов прямого действия весьма ограничена. Значи­тельно большее распространение получили регуляторы непрямого действия, в которых с целью обеспечения необходимого перемещения регулирующего органа имеются исполнительные механизмы достаточ­ной мощности. В зависимости от вида энергии, используемой в конст­рукциях регуляторов непрямого действия, они подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические.

Основные достоинства электрических регуляторов—возможность передачи электрического сигнала на большие расстояния и простота энергоснабжения. Пневматическим и гидравлическим системам свой­ственно существенное ограничение дальности передачи сигналов и не­обходимость использования специальных источников питания.

Существенные достоинства пневматических регуляторов — взрыво-и пожаробезопасность, а также высокие скорости и надежность исполнительных механизмов. Наиболее важное достоинство гидрав­лических регуляторов — возможность получения больших мощностей исполнительных механизмов в небольших габаритах.

Указанные достоинства регуляторов с различным родом исполь­зуемой энергии привели к созданию комбинированных регуляторов. Чаще всего используют электрогидравлические и электропневматиче­ские регуляторы, в которых, как правило, датчики и регулирующие устройства выполнены электрическими, а исполнительные механиз­мы — пневматическими или гидравлическими.

В нефтяной и газовой промышленности, ввиду существенного тре­бования пожаро- и взрывобезопасности, а также необходимости боль­ших перестановочных усилий исполнительных механизмов, наиболее распространены пневматические регуляторы.

Объекты автоматического регулирования обладают самыми раз­личными особенностями. В них регулируются различного рода пара­метры, используются различные датчики. В связи с этим принято различать специальные и универсальные регуляторы.

Специальные регуляторы предназначены для регулирования кон­кретного параметра в определенных условиях. К ним можно отнести регуляторы прямого действия (см. §3 настоящей главы), а также, например, регуляторы подачи долота (см. гл. 17, §3).

Наиболее распространены общепромышленные универсальные регуляторы, предназначенные для автоматического регулирования различных технологических процессов.

Современные универсальные автоматические регуляторы непрямо­го действия построены по агрегатному принципу, когда датчик, регулирующее и исполнительное устройства конструктивно изготов­ляют раздельно с обязательным согласованием сопрягающих узлов. При таком построении универсальные регуляторы одного типа (на­пример, пневматические), в смысле их применения для регулирова­ния различных технологических параметров, отличаются друг от дру­га лишь типом датчика, имеющего на выходе унифицированный сиг­нал. Конструкция последующих элементов регулятора (регулирующе­го и исполнительного устройств) уже не зависит от рода измеряемого параметра.

Задатчики таких регуляторов либо выполняют в виде самостоя­тельного устройства и размещают в так называемом «вторичном» приборе, либо встраивают в регулирующее устройство.

С точки зрения теории автоматического регулирования регуляторы принято классифицировать по их динамическим свойствам, в частно­сти по закону регулирования. Под законом регулирования понимается зависимость изменения выходной величины регулятора от входной (отклонения регулируемого параметра).

При этом различают пропорциональные (П), интегральные (И), пропорционально-интегральные (ПИ), пропорционально-дифферен­циальные (ПД) и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы.