Интегральные регуляторы

Интегральные регуляторы (И-регуляторы) производят перемещение регулирующего органа пропорционально интегралу от отклонения регулируемой величины, т.е.

; (172)

отсюда

. (173)

Как следует из (73), И-регуляторы производят перемещение регулирующего органа со скоростью, пропорциональной отклонению регулируемой величины от ее заданного значения.

Коэффициент усиления регулятора к_р численно равен скорости перемещения регулирующего органа при отклонении регулируемой величины на единицу ее измерения. Передаточная функция, комплексно-частотная и переходная характеристики И-регулятора аналогичны соответствующим характеристикам интегрирующего звена:

Обычно И-регуляторы реализуются в виде регуляторов непрямого действия (рис. 1 – 49) при отсутствии отрицательной обратной связи (т.е. =0), выполняющей функции корректирующего устройства для реализации того или иного закона регулирования,

Недостатком этих регуляторов является то, что они не могут быть использованы для регулирования объектов без самовыравнивания, т.к. в этом случае система при любых параметрах настройки регулятора является неустойчивой.

Пропорционально-интегральные регуляторы

Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы) производят перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению и интегралу от отклонения регулируемой величины, т.е.

; (175)

отсюда

, (176)

т.е. скорость перемещения регулирующего органа пропорциональна отклонению и скорости изменения регулируемой величины.

В этих выражениях постоянная времени интегрирования – Т_и – (называемая также временем изодрома), характеризует степень ввода в закон регулирования интеграла, причем при Т_и ПИ-регулятор превращается в П-регулятор, а при к_р и Т_и0, но так чтобы , исходный ПИ-регулятор превращается в И-регулятор.

Как следует из (175), (176), ПИ-регулятор можно представить в виде параллельно соединенных усилительного и интегрирующего звеньев, на вход которых подается ошибка рассогласования – z(t), а выходы звеньев складываются (рис. 1 – 50).

Передаточная функция регулятора имеет вид:

. (177)

Комплексно-частотная характеристика регулятора:

(178)

представляется в виде прямой, проведенной в четвертом квадранте комплексной плоскости параллельно мнимой оси на расстоянии к_р от нее (рис. 1 – 51).

Переходная характеристик регулятора:

, (179)

представленная на рис. 1 – 52, в первый момент времени после единичного возмущения изменяется скачкообразно на величину к_р, а затем регулирующий орган перемещается с постоянной скоростью, пропорциональной интегралу от отклонения регулируемой величины, причем угол наклона прямой переходного процесса к оси времени будет тем больше, чем меньше постоянная времени интегрирования Т_и.

В промышленных условиях ПИ-регуляторы реализуются в виде регуляторов непрямого действия по схеме на рис. 1 – 49.

Отличие этой структуры от П-регулятора будет только в виде передаточной функции обратной связи, т.к. передаточная функция регулятора определяется (при коэффициенте усиления по прямому каналу ) передаточной функцией обратной связи т.е.

. (180)

Поэтому отрицательная обратная связь ПИ-регулятора реализуется в виде реального дифференциального звена (§ 1-7)

и называется упругой обратной связью.

ПИ-регуляторы получили в настоящее время наибольшее распространение, т.к. они не имеют недостатков рассмотренных ранее П и И-регуляторов.