5.1. Классификация регуляторов

Автоматические регуляторы классифицируются по назначению, принципу действия, конструктивным особенностям, виду используемой энергии, характеру изменения регулирующего воздействия и т.п.

По принципу действия они подразделяются на регуляторы прямого и непрямого действия. Регуляторы прямого действия не используют внешнюю энергию для процессов управления, а используют энергию самого объекта управления (регулируемой среды). Примером таких регуляторов являются регуляторы давления. В автоматических регуляторах непрямого действия для его работы требуется внешний источник энергии.

По роду действия регуляторы делятся на непрерывные и дискретные. Дискретные регуляторы, в свою очередь, подразделяются на релейные, цифровые и импульсные.

По виду используемой энергии они подразделяются на электрические (электронные), пневматические, гидравлические, механические и комбинированные. Выбор регулятора по виду используемой энергии определяется характером объекта регулирования и особенностями автоматической системы.

По закону регулирования они делятся на двух- и трехпозиционные регуляторы, регуляторы с непрерывным управляющим воздействием (интегральные, пропорциональны, 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. Двухпозиционные регуляторы нашли широкое распространение, благодаря своей простоте и малой стоимости.

По назначению регуляторы подразделяются на специализированные (например, регуляторы уровня, давления, температуры и т.д.) и универсальные с нормированными входными и выходными сигналами и пригодные для управления различными параметрами.

По виду выполняемых функций регуляторы подразделяются на регуляторы автоматической стабилизации, программные, корректирующие, регуляторы соотношения параметров и другие.

Позиционные регуляторы.

Реализуются на практике с применением электронных, электромеханических, пневматических аналоговых и дискретных устройств, имеющих релейные характеристики.

Позиционные регуляторы производят сравнение контролируемого параметра с сигналами задания и обеспечивают переключение управляющего воздействия на дискретные уровни, которые определяются структурой регулятора. Позиционный регулятор постоянно оказывает на объект управляющее воздействия, отличные от значений, необходимых для равновесного состояния объекта. В результате этого регулятор работает в автоколебательном режиме в окрестностях равновесного состояния.

В общем случае позиционный регулятор включает в себя (см. рис. 5.2.):

устройство сравнения (1);

н ормализатор (2);

релейный элемент (3);

датчик обратной связи (4);

объект регулирования (5).

Приняты следующие обозначения:

q1– сигнал задания;

ε0 – сигнал рассогласования;

m – управляющее воздействие;

q3 – регулируемый параметр.

Рис. 5.2.

Различают двух, трех и многопозиционные регуляторы.

Н апример, для двух позиционного регулятора существуют два уровня управляющего воздействия: max – m1, нулевой – m0. (см. рис.5.3.). В зависимости от сигнала рассогласования ε, регулятор переключается в одно из состояний.

Рис. 5.3.

Это простые и дешевые регуляторы с обратной связью, применяемые в несложных приложениях, например в термостатах отопительных систем и бытовых холодильников. Эти регуляторы используются также в простых производственных, например, в системах управления уровнем или простейших дозаторах.

Для малоинерционных объектов частота переключения может быть очень высокой, поэтому в позиционном регуляторе искусственно создают зону гистерезиса.

П озиционное реле вызывает колебания относительно постоянного опорного значения, поскольку управляемая переменная изменяется скачком между двумя фиксированными значениями. Это может вызвать чрезмерный износ конечного элемента системы управления, механический клапан может быстро выйти из строя; для других исполнительных механизмов, например соленоидных выключателей, подобной проблемы не возникает.

Характеристика трехпозиционного регулятора (см. рис.5.4.) с реверсом и зоной гистерезиса, так как есть отрицательные управляющие воздействия.

Рис. 5.4.