Типовые законы автоматического регулирования

01
1. Позиционный (релейный) регулятор вырабатывает сигнал, который перемещает РО в одно из фиксированных положений (по­зиций).

01
y
y
x
x
02
Этих положений может быть два, три и более, соответ­ственно различают двух-, трех- и многопозицонные регуляторы.

Величина 2а определяет зону неоднозначности регулятора.
При увеличении входной величины x (она же – выходная величи­на объекта) относительно заданного значения на а выходная вели­чина y (регулирующее воздействие) скачком достигнет своего мак­симального значения В1.
При уменьшении х на то же значение а выходная величина также скачком достигнет значения В2.
Т.о., двухпозиционные регуляторы имеют два пара­метра настройки: зона неоднозначности 2а и регулирующее воз­действие В.
Регулирование имеет автоколебательный характер изменения регулируемой величины у.

Трехпозиционные регуляторы (рис. 1, б) в отличие от двухпозиционных кроме двух устойчивых положений — «больше» В1 и «меньше» В2 — обеспечивают еще и третье — «норма».
Органы на­стройки трехпозиционного регулятора позволяют устанавливать зону нечувствительности 2∆ и значение регулирующего воздей­ствия В.
Преимущества трехпозиционного регулирования перед двухпозиционным заключаются в отсутствии автоколебаний при измене­нии –∆ < у < +∆ и малом значении амплитуды колебаний регули­руемой величины.
Трехпозиционные регуляторы могут работать также и с ИМ, обес­печивающими постоянную скорость перемещения РО. В соответствии со статической характеристикой скорость перемещения РО dу/dt изменяется скачкообразно, достигая значения 1/Тим, где Тим — время полного хода ИМ (рис. 1, в).
Эти регуляторы кроме зоны нечувствительности имеют также и зону неоднозначности.

03

Устройство, которое воспринимает разность между текущим и заданным значениями регулируемой величины и преобразует ее в воздействие на исполнительный орган в соответствии с законом регулирования, называют автоматическим регуля­тором.
e(t)
- K

С помощью П-регулятора можно управлять любым устойчивым объектом, однако он дает относительно медленные переходные процессы и ненулевую статическую ошибку. Для того, чтобы эта ошибка отсутствовала необходимо, чтобы К→ ∞.
Следовательно, наличие статической ошибки регулирования является органическим недостатком АСР с пропорциональным регулятором. Но, они успешно используются в устойчивых системах управления, как водонапорная башня.
рис. 1. Переходные процессы в АСР с П, И и ПИ законами регулирования

04

05

06

Дифференциальная составляющая вводится в закон регулирования для того, чтобы увеличить быстродействие регулятора, так как в этом случае регулятор реагирует не на абсолютное значение регулируемой величины, а на скорость ее изменения.
Дифференциальная составляющая участвует только в сложных законах регулирования для улучшения качества переходного процесса.
рис. 2. Переходные процессы в АСР с П и ПД законами регулирования

07

08

Необходимо отметить, что применение регуляторов с дифференциальными составляющими, несмотря на их достоинства, не всегда целесообразно, а иногда и недопустимо.
Так, для объектов с большим запаздыванием по каналу регулирования бесполезно вводить воздействие по производной от регулируемой величины, так как этот импульс будет поступать в регулятор по истечении времени чистого запаздывания после прихода возмущения, за которое в объекте могут накопиться большие отклонения. Более того, в таких случаях ПД- или ПИД-регулятор может "раскачать" объект и система потеряет устойчивость.
рис. 3. переходные процессы в АСР с различными законами регулирования