Пропорционально-интегральный регулятор, ПИ-регулятор

Уравнение закона регулирования (9-18)

Передаточная функция Пи-регулятора (9-19)

Если внутренняя обратная связь охватывает исполнительный механизм (Рис. 9.1,а), то передаточная функция ПИ-регулятора

(9-20)

при тех же условиях

; получаем в результате

, (9-21)

, (9-22)

а значит передаточная функция УОС будет:

(9-23)

Таким образом, устройство обратной связи должно иметь характеристики реального дифференцирующего звена. Такая внутренняя обратная связь называется гибкой обратной связью и реализуется вне зависимости от типа ИМ:

Если внутренняя обратная связь не охватывает ИМ (Рис. 9.1, б), то передаточная функция ПИ-регулятора будет

, (9-24)

при принятых ранее условиях: ; ,

Получим , (9-25)

Допустим исполнительный механизм с пропорциональной скоростью, его передаточная функция

(9-26)

, (9-27)

а передаточная функция УОС

(9-28)

Следовательно, УОС должно быть реальным дифференциальным звеном. Такой ПИ-регулятор называется регулятором с упругой обратной связью или изодромным.

Если исполнительный механизм будет с характеристиками интегрального звена, т.е. ИМ с переменной скоростью, то его передаточная функция

, (9-29)

а передаточная функция ПИ-регулятора:

, (9-30)

следовательно, передаточная функция УОС

, (9-31)

что соответствует

, (9-32)

т.е. передаточной функции апериодического звена. Таким образом, внутренняя обратная связь является инерционной жесткой обратной связью.

Выбор типа регулятора.

Во многих случаях возможность выбора регулятора по виду реализуемого в нем закона регулирования ограничена, поскольку большинство систем регулирования предназначено для автоматической стабилизации параметров при весьма ограниченном диапазоне их допустимых отклонений. Выбор закона регулирования осуществляется в зависимости от сложности ОР и требований к точности поддержания регулируемой величины.

В тех случаях, когда допускаются относительно большие колебания регулируемого параметра, целесообразно устанавливать простейшие релейно-пропорциональные регуляторы, работающие по принципу «открыто – закрыто» и реализующие -закон регулирования.

- регуляторы выполняются на базе измерительных приборов (стрелочных, самопишущих), снабженных контактным устройством, усилителем мощности входного сигнала и регулирующей приставкой, которая управляет электромагнитным приводом регулировочного органа.

При наладке этих регуляторов важно соблюдать одно требование . То есть максимальное отклонение или ошибка регулируемого параметра в статике не должно быть больше допустимой. Для обеспечения этого условия пропускная способность регулирующего органа при его открытии должна превышать максимально возможное возмущение по нагрузке. Такой способ регулирования называется двухпозиционным – по числу позиций, которые может занимать регулировочный орган. При этом динамические процессы регулирования имеют колебательный характер.

Статическая характеристика -регулятора представлена на Рис.9.2.

Рис. 9.2 Статическая характеристика Рп-регулятора.

Динамическая характеристика -регулятора имеет вид (Рис 9.3).

Рис. 9.3 Динамическая характеристика Рп-регулятора.

При более жестких требованиях к автоматической системе регулирования, например, при недопустимости автоколебательных режимов, возникающих в системах с позиционными -регуляторами, целесообразно проверить возможность установки -регуляторов. Основанием для установки -регулятора на объекте с самовыравниванием служит следующее неравенство

,

где -численное значение оптимальной степени обратной связи регулятора, численное значение которого определяется расчетом;

- установившееся значение регулируемой величины, определяется по кривой переходного процесса;

- максимально допустимые по условиям технологического процесса или безопасной работы объекта остаточное отклонение регулируемой величины или ошибка регулирования;

- максимально возможное ступенчатое возмущающее воздействие по нагрузке или эквивалентное возмущению воздействие со стороны регулировочного органа.

Для ОР без самовыравнивания П- регулятор устанавливается при условии, что

;

Если и П-регуляторы не удовлетворяют требованиям обеспечения качества регулирования, то применяют регуляторы, в которых реализуется более сложные законы регулирования.