Файл: Регуляторы.doc

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ИСЛАМА КАРИМОВА

Факультет «Электроника и автоматика»

Кафедра «Автоматизация производственных процессов»

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: Регуляторы


Выполнил студент: гр. 156-Махамедов Улугбек

Направление: 5311000-Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (химическая, нефтехимическая и пищевая промышленность)

Проверила: доцент Шамсутдинова В.Х

2023

Содержание
Введение…………………….……………………………………………………3

Структуры типовых регуляторов……………………………………………….4

1. П-регулятор……………………………………………………………………4

2. ПД-регулятор………………………………………………………………….5

3. ПИ-регулятор………………………………………………………………….7

4. ПИД-регулятор………………………………………………………………..10

5.Законы регулирования: п,и,пи,пд,пид-регуляторы. Их достоинства и недостатки (на примере сар температуры теплообменника)…………..…….13

6.Запаздывание в объектах и регуляторах……………………………………..15

Заключение………………………………………………………………………18

Список литературы………………………………………………………………19

Введение
Каждый контур регулирования обобщенно можно рассматривать как систему, состоящую непосредственно из самого объекта регулирования и регулятора, который через исполнительное устройство может влиять на регулируемый параметр объекта.

Каждый регулятор можно охарактеризовать:

– законом, на основе которого осуществляется регулирование;

– типами входных сигналов (первичных датчиков);

– типами выходных сигналов управления (исполнительных устройств);

– способом задания установки регулирования;

– дополнительными возможностями (дополнительные функции, дополнительные входы/выходы).

По закону регулирования они делятся на двух- и трехпозиционные регуляторы, типовые регуляторы (интегральные, пропорциональные, пропорционально-дифференциальные, пропорционально-интегральные и пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы — сокращенно И, П, ПД, ПИ и ПИД-регуляторы), регуляторы с переменной структурой, адаптивные (самонастраивающиеся) и оптимальные регуляторы.

---

Рассмотрим структурные схемы автоматических регуляторов с типовыми сервоприводами, воспроизводящие основные законы регулирования методом параллельной и последовательной коррекции.

Структуры типовых регуляторов
1. П-регулятор
Функциональная схема П-регулятора с сервоприводом с пропорциональной или интегральной скоростью перемещения изображена на рис. 1.


Рис. 1. Структурная схема регулятора, состоящего из усилителя, сервопривода и отрицательной обратной связью
Отрицательная обратная связь в регуляторе осуществляется по положению регулирующего органа путем подачи на вход устройства обратной связи сигнала с выхода сервопривода. Конструктивно обратная связь осуществляется с помощью механической, электрической или другой передачи в зависимости от типов сервопривода и командно-усилительного устройства. Характеристики П-регуляторов (операторная и частотная) имеют вид:
W_р(р) = 1 ⁄ W _о.с (р); W_р (iщ) = 1 ⁄ W_о.с (iщ) (1.1)
Для того, чтобы приведенное выше выражение было тождественно уравнению пропорционального регулятора x_р = K_рy*, необходимо выполнить условие:
W _о.с (р) = X_о.с (р) ⁄ x_р (р) = 1 ⁄ K_р (1.2)

В соответствии с этим условием обратная связь должна выполняться на базе безинерционного усилительного звена. Коэффициент усиления звена обратной связи k_о.с = д = 1 ⁄ K_р называют степенью жесткой (т. е. неизменной во времени) обратной связи.

П-регуляторы имеют орган настройки для изменения д (K_р), который служит параметром его настройки. Переходная характеристика реального П-регулятора (рис. 2) несколько отличается от идеального в начальной своей части из-за ограниченной скорости сервопривода.

Рис. 2. Кривая переходного процесса П-регулятора
2. ПД-регулятор

---

Функциональная схема ПД-регулятора представлена на рис. 3, а. Дифференцирующая составляющая формируется специальным прибором — дифференциатором, обладающим характеристикой реального дифференцирующего звена. На его выходе формируется сигнал, пропорциональный скорости изменения регулируемой величины.



Рис. 3. ПД-регулятор: а — структурная схема; б — кривая переходного процесса
Скоростной сигнал суммируется с сигналом по отклонению регулируемой величины. Результирующий сигнал поступает на вход усилителя. Усилитель и сервопривод охватываются жесткой отрицательной обратной связью. В замкнутом контуре усилитель— привод — обратная связьформируется П-закон регулирования с коэффициентом усиления K_р. Динамическая характеристика реального ПД-регулятора имеет вид

Переходная (временная) характеристика ПД-регулятора с сервоприводом с ограниченной скоростью изображена на рис. 3, б и представляет собой сумму временных характеристик пропорционального и реального дифференцирующего звеньев. Параметром настройки собственно регулятора служит K_р (степень обратной связи д); параметрами настройки дифференциатора служат коэффициент усиления К_д и постоянная дифференцирования Т_д, произведение которых характеризует степень ввода дифференциальной составляющей в ПД-закон регулирования.

3. ПИ-регулятор
Реальные ПИ-регуляторы тепловых процессов имеют два вида функциональных схем (рис. 4). В первом варианте (рис. 4, а) сервопривод охватывается отрицательной обратной связью (ООС) и его характеристика не влияет на формирование закона регулирования, целиком определяемого характеристикой устройства обратной связи. Во втором варианте (рис. 4, б) сервопривод не охватывается обратной связью, и ПИ-закон регулирования формируется охватом обратной связью только усилителя К_у. При этом динамические характеристики регулятора в целом определяются динамическими свойствами цепи, состоящей из последовательно включенных замкнутого контура

---

(K_y—W_o.c) и сервопривода. Оба варианта структурных схем ПИ-регуляторов используются в их промышленных исполнениях.


Рис. 4. Структурные схемы ПИ-регуляторов:

а — сервопривод охваченООС;б— сервопривод не охвачен ООС
В первом варианте устройство обратной связи должно иметь динамическую характеристику реального дифференцирующего звена

В этом случае регулятор в целом независимо от типа сервопривода воспроизводит динамику ПИ-регулятора




Если принять Т_д=Т_и и K_р=1/K_д, получим




т .е. передаточную функцию ПИ-регулятора, описываемого также дифференциальными уравнениями

и
В промышленных ПИ-регуляторах в качестве обратных связей используют различные устройства: электрические, пневматические и гидравлические. Но все они служат аналогами реального дифференцирующего звена, имеют соответствующие ему динамические характеристики, и называются устройствами гибкой или упругой (изменяющейся во времени) обратной связи.

При втором варианте исполнения ПИ-регулятора (рис. 4, б) возможны два случая: 1) сервопривод имеет характеристику интегрального звена (например, электрический или гидравлический сервопривод с переменной скоростью); 2) сервопривод обладает характеристикой пропорционального звена (мембранный сервопривод с уравновешивающей пружиной). В обоих случаях в соответствии с правилом определения результирующей характеристики двух последовательно включенных звеньев

W_p(p) = W_КУУ

---

(p)W_с.п(p), (3.3), где W_КУУ(p) = 1 ⁄ W_о.с (р).

При использовании сервопривода с передаточной функцией интегрального звена W_с.п(p) = 1⁄ T_Р передаточная функция регулятора имеет вид

При этом для формирования ПИ-закона с помощью устройства обратной связи необходимо, чтобы выдерживалось соотношение

1/W_о.с(р) = W_КУУ(р) = K_р (1+T_Р) (3.5)
что обеспечивает обратная связь с оператором

W_о.с(р) = K_о.с/(1+T_Р) = д/(1+T_Р) (3.6)


Рис. 5. Переходный процесс в устройстве Рис. 6. Переходный процесс ПИ-регулятора обратной связи
Последнее уравнение служит оператором инерционного звена первого порядка. При охвате К_у такой обратной связью оператор регулятора в целом имеет вид

W_р(р) = K_р(1+1/T_иР)

Параметрами настройки ПИ-регулятора служат K_р

---