Выбор типа регуляторов и параметров его настройки

Применение регуляторов с различными характеристиками для одного и того же объекта приводит к различным результатам. Поэтому тип регулятора необходимо выбирать с учетом свойств объектов регулирования.

При отсутствии сведений о динамических свойствах объекта регуляторы следует выбирать по аналогии с действующими объектами или на основании предположительных сведений о свойствах объекта.

Выбор регулятора обычно начинают с определения характера его действия: позиционный, импульсный и непрерывный.

Позиционные регуляторы применяют в объектах с малым запаздыванием или постоянной нагрузкой. Они могут быть рекомендованы для одноемкостных объектов без самовыравнивания.

Импульсные регуляторы применяют в объектах без большого запаздывания, обладающих средней емкостью при постоянной или плавно меняющейся нагрузке.

П-регуляторы рекомендуются для регулирования объектов, допускающих некоторые отклонения регулируемой величины от заданного значения. При этом нагрузка объектов не должна иметь резких колебаний, но может изменяться плавно. П-регуляторы большей частью используются для одноемкостных объектов.

И-регуляторы рекомендуются применять только при регулировании объектов с большой степенью самовыравнивания, иначе система может оказаться неустойчивой. Они используются с различной емкостью, с небольшим запаздыванием и при плавных изменениях нагрузки.

ПИ-регуляторы рекомендуются для регулирования процессов в самых разнообразных объектах, т.е. в объектах с любой емкостью, с большим запаздыванием, но медленно изменяющимися нагрузками. Например, их широко используют для регулирования температуры, расхода газа или жидкости.

ПД-регуляторы используют в объектах со средней емкостью, при большом времени запаздывания и при малых изменениях нагрузки.

ПИД-регуляторы применяются в объектах с любой емкостью, с большим запаздыванием и при больших и резких изменениях нагрузки, т.е. в тех случаях, когда П- и ПИ-регуляторы не могут справится с обеспечением требуемого качества регулирования.

Рассмотренные рекомендации выбора регуляторов носят общий характер. Более точный выбор регулятора возможен лишь с учетом основных свойств объекта регулирования. Поэтому для действующих объектов при наличии кривых разгона и для проектируемых объектов, кривые разгона для которых сняты действующих аналогов, выбор регуляторов производиться на основании определенных расчетов.

Тема 1.3 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Магнитные пускатели

Магнитный пускатель представляет собой контактор, применяемый для дистанционного управления трехфазными двигателями в нереверсивном и реверсивном режимах (рис 1.43).

Рис. 1.43. Электрическая схема магнитного пускателя.

Управляющая часть при пуске двигателя работает следующим образом. При подаче напряжения от сети и нажатием кнопки Пуск1 по цепи (фаза А, предохранитель, обмотка контактора К1 замкнутый контакт 2К контактора К2, кнопочный выключатель Пуск1 и кнопочный выключатель Стоп, замкнутые контакты 1РТ и 2РТ двух тепловых реле, предохранитель, фаза С) потечет ток. Контактор К1 срабатывает и его рабочие контакты 1РК1, 1РК2, 1РК3 замыкаются, а контакт 1К размыкается, в результате чего двигатель подключается к сети и вал двигателя вращается по часовой стрелке. При замыкании блок-контакта БК1 кнопочный выключатель Пуск1 может быть опущен. Двигатель останавливается нажатием кнопки Стоп. В обратную сторону двигатель включается кнопочным выключателем Пуск2.

Контакты 1К и 2К предназначены для предохранения от замыкания в сети переменного тока при одновременном включении контакторов К1 и К2.

При нормальной нагрузке на двигатель контакты тепловых реле 1РТ и 2РТ замкнуты. При перегрузке двигателя тепловые реле срабатывают, размыкая контакты 1РТ и 2РТ, которые в свою очередь прерывают подачу от сети напряжения.

Магнитные усилители

Магнитные усилители представляют собой электромагнитное устройство, в котором связь выхода и входа осуществляется через магнитное поле. В основу принципа его действия положена нелинейная зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов от напряженности постоянного подмагничивающего поля, созданного или изменяемого входным сигналом.

Магнитные усилители подразделяют на простые и с самонасыщением. У первых по рабочим обмоткам протекает только переменный ток, а в усилителях второй группы по рабочим обмоткам протекает ток, содержащий постоянную составляющую.

Основными параметрами магнитных усилителей являются характеристики управления, т.е. взаимосвязь между установившимися значениями входной и выходной величин, например между рабочим током нагрузки и током управления.

Простейший магнитный усилитель (рис. 1.44).  - нагрузка усилителя включена последовательно с рабочей обмоткой, питание которой осуществляется переменным током .

Рис. 1.44. Электрическая схема простейшего магнитного усилителя.

При изменении входного напряжения  будет изменяться подмагничивающее постоянное поле и магнитная проницаемость µ ферромагнитного магнитопровода, а следовательно и индуктивность рабочей обмотки. В результате будет меняться ток выходной цепи.

Рис. 1.45. На Ш-образном магнитопроводе	Рис.1.46. На двух магнитопроводах.

В целом магнитные усилители являются надежными элементами автоматики, к достоинствам которых следует отнести высокую прочность при практически неограниченном сроке службы, а также в отличие от электронных усилителей мгновенную готовность к действию. Удобно и суммирование сигналов в магнитном усилителе. Для этого достаточно иметь соответствующее число входных обмоток. Магнитные усилители нечувствительны к радиоактивным излучениям. Недостатки – сравнительно большая масса и значительная инерционность, обусловленная заметным количеством энергии, запасаемой в магнитном поле дросселя.

Задающие устройства

Большинство задающих устройств состоит из трех основных элементов: привода, носителя программы и элемента настройки. В зависимости от конструктивного оформления устройства отдельные элементы могут быть функционально совмещены. Наиболее распространенными приводами задающих устройств непрерывного действия являются синхронные электрические двигатели и часовые механизмы. В качестве носителей программы в задающих устройствах непрерывного действия обычно используют механические устройства, рычажные механизмы и функциональные потенциометры.

Механическими носителями программы в задающих устройствах непрерывного действия являются кулачковые механизмы различной конструкции. Назначение кулачковых механизмов состоит в преобразовании вращательного движения кулачка или прямолинейного движения кулачковой линейки в качательное или прямолинейное движение щупа толкателя рис. 1.47.

Рис. 1.47. Задающие устройства: плоский закрытый и плоский открытый задающие механизмы.

Кроме кулачковых механизмов, в качестве механических носителей заданной функции применяют рычажные механизмы, отношение плеч которых используется, например, для установления заданного соотношения расходов в струйном гидравлическом регуляторе.

В электрических программных и следящих регуляторах носители программ, как правило, выполняют в виде функциональных потенциометров.

Все носители программ дискретных задающих устройств могут быть условно разделены на две категории: сменные и постоянные. К первой категории относятся перфокарты, перфоленты, ленты с нанесенными оптическими метками (использующие как неравномерную отражательную способность), магнитные ленты и диски (однако два последних носителя при смене не заменяются; стирание старой программы и запись новой равноценны замене).

Вторую категорию составляют «схемные» носители программы, представляют собой многоценные переключатели, элементы которых связаны между собой в соответствии с заданным алгоритмом функционирования.