Автоматичні системи аналогового регулювання

Пропорційна система з П - регулятором працює за визначеним законом, вякому є регулюючий вплив, кефіцієнт передачі системи, відхилення поточного значення регульованої величини від заданого значення.

Якщо головне збурення системи-навантаження, то засувка буде закрита, регулюючий вплив і регулююча величина буде дорівнювати заданому значенню. Але коли навантаження, наприклад, витрати рідини з баку будуть збільшуватись, її рівень почне падати і сенсор – поплавок, буде переміщуватись вниз. Через шарнірну передачу почне відкриватисьзасувка і в бак буде поступати рідина до відновленого рівня. Проте, через те, що шарнірна передача з жорстким важелем буде відкривати засувку строго пропорційно переміщенню поплавка, то буде мати статичну похибку регулювання, значення якої можна визначити.

Щоб звести до нуля статичну похибку регулювання, треба застосувати інтегральний І-регулятор, закон регулювання якого можна виразити формулою, де є стала часу інтегрування, відхилення регульованої величини від заданого значення. Для цього хоч би один елемент схеми регулятора повинен мати властивості інтегруючої ланки. Як відомо таку характеристику має поршневий виконавчий механізм без протидіючої пружини. Для керування ним можна застосувати струминну трубку, або золотниковий підсилювач.

Схема системи регулювання рівня з І - регулятором працює наступним чином: стале положення поршня виконавчого механізма можливе тільки тоді, коли поршні золотникового підсилювача закриють обидві труби, що з’єднують його з виконавчим механізмом. Якщо рівень рідини в баці понизиться, поплавок почне опускатися, а з ним і обидва поршні золотника. Робоча рідина під тиском окремого джерела живлення почне поступати у нижню частину циліндра і виливатися з його верхньої частини. Поршень виконавчого механізму піде вверх, відкрмиваючи засувку. Хід поршня буде продовжуватись до моменту, поки поршні золотника не стануть знову точно проти трубок, коли рівень в баці стане точно дорівнювати заданому значенню. Тому характеристика цієї системи буде являти собою пряму, паралельну осі абсцис, тобто незалежно від навантаження, рівень рідини в усталеному режимі завжди буде дорівнювати заданому.

Хоч АСР з І – регулятором не має статичної похибки, але її робота дуже нестійка в динаміці, весь час мають місце перерегулювання, коливання регульованої величини не затухають, а інколи навіть можуть збільшуватись, що небезпечно для технологічного обладнання. Тому інтегральні регулятори застосовують дуже рідко, а у випадках, коли статична похибка системи неприпустима, використовують

ПІ-регулятори, які часто називають ізодромними. Ці регулятори являють собою сукупність П- і І - регуляторів.

Ізодромний регулятор складається з І – регулятора, доповненого важелем як у ПІ-регулятора. Але замість лівого шарніра на важелі встановлений ізодром циліндр з поршнем і байпасом – трубкою з вентилем, що з’єднує верхню і нижню частини циліндра. Рідина або газ, якими заповнюють циліндр можуть повільно перетікати через байпас між порожнинами циліндра. Якщо рівень в баці змінюється швидко, то рідина чи газ, якими заповнено циліндр ізодрома, не встигн перетекти і регулятор буде працюватияк пропорційний. При цьому система швидко приходить до стану рівноваги, хоч буде мати місце статична похибка. Час перетікання рідини чи газу у порожнинах ізодрома встановлюють в 3-4 рази більше за час заспокоєння системи регулювання.Тому тільки після такого усталення, коли система повністю заспокоїться, починається робота І – регулятора, якій уже не перешкоджує ізодром і під впливом золотникового підсилювача помалу буде ліквідуватися статична похибка автоматичної системи регулювання.

Для дуже нестійких об’єктів з від’ємним статизмом застосовують пропорційно-диференційні ПД-регулятори, які ще називають регуляторами сильної дії або впливу.

В складі ПД-регулятора повинні буди пропорційна і диференціююча ланки. Так комбінація носить назву ланки упередження. При будь-якій стрибковій зміні вхідної величини, вихідна величина моментально збільшується пропорційно швидкості такої зміни, а потім починає зменшуватися і в усталеному режимі дорівнює вхідній величині.

Як приклад можна привести схему ПД-регулятора для стабілізації курсу торпеди чи космічної ракети. Сенсором курсу тут може бути гіроскоп – масивний маховик, який обертається з великою частотою. Змінити положення гіроскопа майже неможливо, тому при відхиленнях торпеди від курсу, вісь маховика і зв’язані з нею чотири заслінки, що розміщені перпендикулярно до напряму ходу ракети і між собою, будуть відхилятися від сопел, які жорстко зв’язані з корпусом.

Пневматична провідністьсопла змінюєтьсяі відповіднозмінюється тиск який пождається на вхід ланки упередження, що зібрана на елементі УСЕППА. При зміні тиск на виході ланки моментально підвищується до максимального значення і потім, по мірі заповнення через дросель камери, починає падати, поки тиски в камерах порівняння не зрівняються, тобто в усталеному режимі.

Таким чином, ланка упередження подає форсований сигнал на рулі торпеди, або на один з чотирьох ракетних двигунів, який підвищує свою тягу, відповідно вирівнюючи курс ракети. Звичайно в космічних ракетах застосовують значно складніші системи на мвкропроцесорах, але треба пам’ятати, що пневматичні системи можуть працювати навіть при високих температурах і радіаціях, при яких напівпровідникова техніка працювати не зможе.

Якщо потрібно ліквідувати статичну похибку регулювання в системі з

ПД-регулятором, його ускладнюють, застосовуючи ПІД-регулятори, пропорційно-інтегрально-диференціальні.

Тут може з’явитись питання: як в одному законі регулювання узгоджуються дві протилежні математичні операції: інтегрування і диференціювання? Справа тут у великій різниці часових сталих. Таким чином, при роботі системи з ПІД-регулятором спочатку вступає в силу Д - складова, яка реагує на найменші відхилення регульованої величини від уставки іактивно їх ліквідує, потім починає працювати П – складова, заспокоюючи систему, і нарешті починає працювати І –складова, потихеньку ліквідуючи статичну похибку.

Лекція №13

Поиск по сайту: