Динамические характеристики типовых линейных регуляторов
Регуляторы, используемые в промышленном производстве, с точки зрения конструктивного оформления бывают двух типов:
- регуляторы прямого действия, использующие для перемещения регулирующего органа энергию, развиваемую чувствительным элементом регулятора;
- регуляторы непрямого действия, использующие для перемещения регулирующего органа внешнюю энергию.
Несмотря на конструктивное многообразие используемых регуляторов в промышленности, они обычно реализуют один из четырех линейных унифицированных законов управления, т.е. правило (алгоритм), в соответствии с которым регулятор воздействует на регулирующий орган при наличии рассогласования между заданным и текущим значениями регулируемой величины.
Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) производят перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения, т.е.
(1-69)
где z(t)=x(t)-y(t) - рассогласование между заданными и текущими значениями регулируемой величины;
|
|
x(t) - заданное значение регулируемой величины;
y(t) - текущее значение регулируемой величины;
xp(t) - перемещение регулирующего органа;
kp - коэффициент передачи (усиления) регулятора.
Численно коэффициент усиления регулятора равен перемещению регулирующего органа, осуществляемому регулятором при отклонении регулируемой величины на единицу ее измерения. Передаточная функция, комплексно-частотная и переходная характеристика этого регулятора аналогичны соответствующим характеристикам усилительного звена (см. § 1-7).
В качестве примера П-регулятора прямого действия может служить обычные поплавковый регулятор (рис. 1 – 48), осуществляющий перемещение регулирующего органа пропорционально изменению положения уровня в бачке и, следовательно, поплавка.
Для реализации П-закона регулирования в регуляторах непрямого действия (когда перемещение регулирующего органа осуществляется благодаря использованию внешнего источника энергии) обычно применяют обратную связь (рис. 1 – 49).
Здесь У – усилитель с большим коэффициентом усиления;
СМ – сервомотор, перемещающий регулирующий орган благодаря внешнему источнику энергии;
ОС – обратная связь, в данном случае выполняется в виде усилительного звена,
т.е. Wос(p)=d.
Можно показать, что при данной структуре регулятора, динамические свойства последнего всецело определяются свойствами обратной связи, причем коэффициент усиления регулятора будет равен:
. (1-71)
Величину - коэффициент усиления обратной связи, называемый также степенью обратной связи или жесткая обратная связь.
|
|
Недостатком П-закона регулирования является наличие остаточной неравномерности регулирования, т.е. при различных нагрузках регулируемого объекта регулируемая величина удерживается регулятором на различных значениях, причем с увеличением коэффициента усиления регулятора кр – остаточная неравномерность регулирования увеличивается.