3.1.3. Классификация регуляторов по виду регулирующего воздействия (по закону регулирования)
В холодильной и криогенной технике, а также в системах кондиционирования воздуха, широкое распространение получили промышленные автоматические регуляторы, реализующие различные законы регулирования.
Уравнение регулятора, отображающее закон его регулирования, устанавливает зависимость формирования управляющего (выходного) сигнала U(τ), воздействующего на регулирующий орган РО, от отклонения регулируемой величины Δy (входного сигнала) от заданного значения.
Таким образом, закон регулирования – это вид математической зависимости между выходной и входной величинами регулятора.
Упрощенная структура автоматической системы регулирования приведена на рис. 3.3.
Рисунок 3.3. Функциональная схема АСР
Принцип действия АСР. Регулируемая величина y объекта автоматизации, значение которой в текущий момент времени обозначен yт, поступает на вход элемента сравнения ЭС регулятора и сравнивается с заданным значением yзад. На выходе ЭС формируется сиг-нал рассогласования Δy = yзад - yт, величина которого является исходными данными для формирования управляющего сигнала. По значению Δy и виду закона регулирования, заложенного в усилитель-формирователь УФ, на выходе автоматического регулятора АР формируется сигнал управления U, параметры которого определяют поведение регулирующего органа РО (скорость и величину перемещения).
Входная величина объекта регулирования x (вещество или энергия), влияющая на состояние регулируемой величины y, под воздействием РО, преобразуется в регулирующее воздействие xр, способное скомпенсировать возмущение F, отклонившее регулируемую величину от заданного значения.
По виду управляющего сигнала, законы регулирования подразделяются на дискретные: импульсные (АИ, ШИ, ЧИ) или позиционные (двух-, трех- и многопозиционные), и непрерывные: пропорциональный (П), интегральный (И), дифференциальный (Д), и их комбинации: пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-диф-ый (ПД) и пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД). В соответствии с этими законами, непрерывные промышленные регуляторы обозначаются как П-регулятор, ПИ-регулятор, ПД-регулятор и ПИД-регулятор, а дискретные регуляторы получили название: двух-, трех- или многопозиционные регуляторы.
Регуляторы с различными законами регулирования имеют свои, свойственные им, переходные процессы, в результате которых происходит перемещение регулирующего органа и изменение подачи вещества или энергии на объект регулирования.
Пояснение. Для обеспечения требуемого качества технологического процесса в объекте регулирования, в переходном режиме, выбирается тип регулятора и осуществляется расчет его настроечных параметров. Расчет параметров настройки регулятора производится по динамическим показателям объекта регулирования: постоянной времени Тоб и величине запаздывания τоб.
3.1.3.1. Дискретные регуляторы.
Описываются нелинейными законами регулирования и подразделяются на импульсные и позиционные.
Импульсные (дискретные во времени).
У них выходная величина U может принимать любое значение, но только в определенные промежутки времени. В интервалах между импульсами сигнал пропадает. Количество импульсов ограничено на интервале времени ∆Т = - τ 1.
Характеристика АР с импульсными законами регулирования приведена на рис.3.4.
Рисунок 3.4. Импульсные законы регулирования
Импульсные законы регулирования подразделяются на:
- амплитудно-импульсные (АИ);
- широтно-импульсные (ШИМ);
- частотно-импульсные (ЧИ)
Позиционные (дискретные по уровню).
У них выходной сигналUимеет фиксированное (конечное) число выходных значений (два, три или несколько). Такие законы, а соответственно и регуляторы, называются двух-, трех- и многопозиционными.
Характеристики позиционных законов регулирования приведены на рис. 3.5.
Рисунок 3.5. Позиционные законы регулирования
Под воздействием сигнала уТ, поступающего от датчика, и сформированного сигнала рассогласования ∆у выходной сигнал регулятора U воздействует на регулирующий орган, который может принимать одно из положений, соответствующих U1, U2 ... Un, т.е. они осуществляют ступенчатое регулирующее воздействие.
Наиболее простым и широко используемым позиционным законом регулирования является двухпозиционный закон, у которого выходной сигнал принимает только два установившихся значения 1 или 0.
(Раздел 3. Управление энергетическими объектами на базе дискретных и непрерывных законов
регулирования
Свойства автоматических систем регулирования зависят от свойств объекта и от свойств регулятора. Поэтому при проектировании АСР, учитывая свойства объекта, обосновывают применение того или иного типа регулятора, чтобы система автоматического регулирования была по возможности простой, надежной и имела свойства, удовлетворяющие требованиям эксплуатации в отношении точности поддержания регулируемого параметра и качества переходного процесса.
Таким образом, в зависимости от свойств объекта и эксплуатационных требований к его параметрам выбирается тот или иной тип регулятора и формирующий им закон регулирования.
Настройку систем автоматического регулирования можно осуществить только при знании обслуживающим персоналом теоретических основ автоматического регулирования.