9. Физический смысл параметров настройки

Динамические свойства регуляторов определяются параметрами Т_и и Т_д . Рассмотрим решение дифференциального уравнения ПИ регулятора при постоянном значении отклонения ( =const)

у= K_p + K_p t/ Ти,

Где K_p =y_п—перемещение, вызванное действием пропорциональной части, а K_p t/ Т_и =y_и перемещение вызванное действием интегральной части ПИ – регулятора.

Из условия равенства у_п и у_и: R_p =: R_p t/Tи следует, что t=Т_и т.е.

Физ. смысл Т_и - это время, в течение которого интегральная часть ПИ - регулятора удваивает перемещение регулирующего органа, вызванное действием его пропорциональной части.

Для выяснения смысла параметра Т_д рассмотрим простейший случай работы ПД-регулятора, при котором входной сигнал— отклонение изменяется с постоянной скоростью =V=const (рис. 10.1). Из этого следует, перемещение регулирующего органа под воздействием П – части составит K_p =y_п, а под действием Д – части регулирующий орган переместится сразу на величину у_д=K_pT_дV. Определим условие, при котором П – часть переместит регулятор органа на такую же величину, как и Д – часть. Учитывая ,что =vt, получим

K_pVt=K_pVT_д, т.е. t=Т_д

Физ. смысл Т_д – время, в течение которого пропорциональная часть удваивает действие дифференциальной части регулятора. Д – части как бы предваряет действие пропорциональная часть, заблаговременно перемещая регулирующий орган на величину, зависящую от скорости изменения входной величины . Таким образом, Д – части форсирует ликвидацию возникшего отклонения. Время Tд называют постоянной дифференцирования, а иногда временем предварения. Этот параметр является настройкой Д – части ПД - регулятора.

У ПИД – регулятора в соответствии с его уравнением три параметра настройки: Kp, Ти, Тд. Функциональный смысл этих настроек аналогичен.

Параметры настройки κ_р,Т_и, Т_д изменяются вручную с помощью остальных ручек и панели регуляторов. В современных конструкциях регуляторов предусмотрена возможность автоматического ввода в регулятор внешних корректирующих воздействий, изменяющих его настройки в зависимости от условий работы объекта регулирования сил или по рекомендациям УВМ.

10. Методы формирования законов регулирования

Реализацию различных законов автоматического регулирования можно осуществлять тремя способами: 2)с помощью устройств отрицательной обработки связи; 1) путем суммирования сигналов, получаемых от усилительного, интегрирующего и дифференцирующих звеньев в соответствующей комбинации; 3)путем использования обоих методов.

Как правило исполнительные механизмы, применяемые в системах автоматического регулирования, представляют собой интегрирующие звенья и имеют передаточную функцию: W_и.м(р)=1/Т_и.мр,

где Т_и.м – постоянная времени исполнительного механизма (время перемещения выходного вала из одного крайнего положения в другое при максимальном сигнале).

При помощи последовательного соединения усилителя и исполнительного механизма

можно осуществить только И-закон регулирования. Для получения других законов регулирования необходимо охватить отрицательной обратной связью усилитель и исполнительный механизм - обратная связь по положению исполнительного механизма или только усилитель – внутренняя обратная связь. По правилам последовательного соединения звеньев и введения обратной связи передаточная функция регулятора по структурной схеме рис.10.2, а: W(p)=W_y(p)W_и.м(p)

имеет вид:

W_p(p)= W_y(p)W_и.м(p)/[1+ W_y(p)W_и.м(p)W_о.с(p)], (10.21)

Передаточная функция усилителя W_y(p)= κ_у, где κ_у – коэффициент усиления.

Для структурной схемы передаточная функция будет

W(p)=

Пример:

Найти передаточную функцию регулятора, состоящего из гидроцилиндра (интегрирующего звена с передаточной функцией W_и.м(p)= ) и распределителя с передаточной функцией W_y(p)=К_у.

W_p(p)= W_y(p)W_и.м(p)= К_у = - интегрирующее звено т.е. U- регулятор.

Изменить закон регулирования, введя жесткую обратную связь, по положению исполнительного механизма W_о.с(p)=К_ос

W(p)= = = = = = - апериодическое звено т.е. П – регулятор.

Передаточные функции устройств обратной связи, необходимые для получения различных законов регулирования сведем в табл.

Табл. Передаточные функции устройств обратной связи для реализации законов регулирования

Закон регулирования	WО.С.(р)
	Обратная связь по положению регулирующего органа	Внутренняя обратная связь
П ПИ ПД ПИД	1/κp Тир/ [κp(1+ Тир)] 1/[ κp(1+Тдр) ]	р/ТИ.М.κР ТИ/[ κРТИ,М,(1+ТИр)] р/[ κРТИ,М,(1+ТДр)]

В промышленных регуляторах устройства обратной связи реализуются механическими, электрическими, гидравлическими и пневматическими элементами в зависимости от вида потребляемой энергии. Однако передаточные функции этих элементов для получения заданного закона регулирования следует выбирать так, как указано выше.

На диаграмме находят точку соответствия определенную законом регулирования.