Пропорционально-дифференциальный закон регулирования

Качество регулирования в ряде случаев можно повысить, вводя в закон регулирования составляющую, пропорциональную первой производной (скорости изменения) входной величины регулятора, т. е. Д-составляющую.

ПД-закон регулирования определяется функциональной зависимостью

Постоянную называют временем предварения

Поскольку для ПД-регулятора, как и для П-регулятора, ему присущ недостаток — статическая погрешность .

Структурную схему ПД-регулятора можно представить в виде параллельного соединения статического звена нулевого порядка и идеального дифференцирующего (рис. 57), формирующих две составляющих управляющего воздействия: П-составляющую и Д-со-ставляющую.

Рис. 57. Структурная схема ПД-регулятора

Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования

ПИД-закон регулирования включает в себя три вида управляющих воздействий: пропорциональное, интегральное, дифференциальное:

Структурная схема ПИД-регулятора может быть представлена в виде параллельного соединения трех звеньев: статического звена нулевого порядка, идеального интегрирующего звена и идеального дифференцирующего (рис. 61).

Рис. 61. Структурная схема ПИД-регулятора

Параметрами настройки ПИД-регулятора являются: — коэффициент усиления; — время изодрома; — время предварения. Вполне очевидно, что ПИД-закон регулирования является наиболее совершенным по сравнению с другими законами регулирования. Если время изодрома увеличить до бесконечности , а время предварения уменьшить до нуля , то действие ПИД-регулятора будет аналогично действию П-регулятора (ПИД-регулятор при аналогичен ПИ-регулятору, а при аналогичен ПД-регулятору).

Позиционные регуляторы

По сравнению с линейными алгоритмами (линейными законами регулирования) нелинейные алгоритмы распространены в меньшей степени.

Из нелинейных алгоритмов регулирования наиболее употребительны алгоритмы с релейной статической характеристикой: двухпозиционный и трехпозиционный. Автоматические регуляторы, у которых при непрерывном изменении входной величины регулирующий орган занимает ограниченное число определенных, заранее известных, положений, называются позиционными. Входной величиной позиционного регулятора, как и выше разобранных регуляторов, является рассогласование между заданным и текущим у значениями регулируемой величины , а выходной — управляющее воздействие . Такие регуляторы можно отнести к группе регуляторов дискретного действия.

Двухпозиционные регуляторы

Выходная величина двухпозиционного регулятора может принимать только два значения: минимальное или максимальное. Для работы логического устройства в режиме двухпозиционного регулятора требуется выходное устройство ключевого типа (электромагнитное реле, транзисторная оптопара или оптосимистор), которое используется для управления (включение-выключение) нагрузкой или непосредственно, или через более мощные элементы, такие как пускатели, твердотельные реле, тиристоры или симисторы.

Область применения двухпозиционного регулятора: для регулирования технологических параметров в инерционных объектах с большой емкостью и малым запаздыванием, когда не требуется особой точности; для сигнализации о выходе контролируемой величины за заданные границы.

Трехпозиционные регуляторы

У трехпозиционных регуляторов помимо двух крайних положений (открыто и закрыто) регулирующий орган имеет еще одно — промежуточное (среднее) положение, что способствует более плавному изменению регулируемой величины и сокращению числа срабатываний регулирующего органа в единицу времени.

Алгоритм трехпозиционного регулирования имеет вид:

Трехпозиционный регулятор срабатывает при двух пороговых значениях и . Если регулируемая величина находится между этими значениями, а именно в пределах зоны нечувствительности, которую можно определить как выходная величина принимает значение 0. При выходе из зоны нечувствительности за пороговые значения или выходная величина трехпозиционного регулятора мгновенно (скачкообразно) перемещается в положение или положение . Статические характеристики трехпозиционных регуляторов, как и двухпозиционных, могут иметь зону неоднозначности (см. рис. 4.66). Преимущество трехпозиционного регулирования перед двухпозиционным: возможность прекращения автоколебательного процесса и достижение равновесного состояния, если регулируемая величина находится в пределах зоны нечувствительности, т. е. если соблюдается неравенство