Открыть главное меню

Регулятор (теория управления)

(перенаправлено с «Управляющее устройство»)

Регулятор или управляющее устройство — в теории управления устройство, которое следит за состоянием объекта управления как системы и вырабатывает для неё управляющие сигналы. Регуляторы следят за изменением некоторых параметров объекта управления (непосредственно, либо с помощью наблюдателей) и реагируют на их изменение с помощью некоторых алгоритмов управления в соответствии с заданным качеством управления.

Основные принципыПравить

Регуляторы в подавляющем большинстве работают по принципу отрицательной обратной связи с целью компенсировать внешние возмущения, действующие на объект управления и отработать заданный извне или заложенный в системе закон управления (программу). Для определения алгоритма управления используется информация о математической модели объекта, которая считается заранее известной. Примером может служить регулятор скорости вращения двигателя.

Реже используется прямая связь.

Системы управления с отрицательной обратной связью называют замкнутыми системами управления, а систему без обратной связи (т.е. прямой) называют разомкнутой[1].

Как показывает практика, все реальные системы являются замкнутыми.

Критерии оценки качества регулирования:

  • скорость регулирования (время уменьшения ошибки регулирования до заданной величины);
  • точность, как установившаяся ошибка и как величина перерегулирования;
  • запас устойчивости и отсутствие колебаний, в том числе затухающих.

Наиболее распространённым в силу своей универсальности является ПИД-регулятор. Пример сложного и эффективного регулятора — регулятор на основе фильтра Калмана.

ТипыПравить

Автоматические регуляторы частоты вращения ДВС можно классифицировать по различным признакам. Приняты следующие основные принципы классификации.

По осуществляемому закону регулирования. Под законом регулирования понимается основная, принципиальная аналитическая зависимость выходного воздействия регулятора на объект регулирования (перемещение рейки топливных насосов) от изменения входного сигнала, получаемого регулятором от объекта регулирования (изменение частоты вращения двигателя). В соответствии с этим различают:

- пропорциональные (П-регуляторы). Перемещение рейки топливных насосов у этих регуляторов пропорционально изменению частоты вращения двигателя;

- интегральные (И-регуляторы). Отклонение частоты вращения влияет только на скорость перемещения рейки топливных насосов;

- пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы). Изменение частоты вращения влияет на величину и скорость перемещения рейки топливных насосов;

- пропорционально-дифференциальные (ПД-регуляторы). На перемещение рейки топливных насосов влияют величина и скорость изменения частоты вращения;

- пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы). Перемещение рейки топливных насосов зависит от частоты вращения и от скорости ее изменения. Изменение частоты вращения влияет также на скорость перемещения регулирующего органа, в данном случае рейки топливных насосов.

По назначению и режимности работы

- однорежимные регуляторы, которые поддерживают один скоростной режим двигателя;

- двухрежимные регуляторы, поддерживающие два скоростных режима двигателя (минимально устойчивой частоты вращения и номинальной частоты вращения);

- всережимные регуляторы, поддерживающие любой заданный скоростной режим двигателя от минимально устойчивой до номинальной частоты вращения;

- предельные регуляторы, которые включаются в работу только в случае превышения номинальной частоты вращения двигателя;

-предельные выключатели, которые останавливают двигатель путем прекращения подачи топлива (постановкой топливной рейки на нулевую подачу) при чрезмерном, опасном для двигателя увеличении частоты вращения.


По виду потребляемой энергии регуляторы можно разделить на:

- пневматические;

- электрические;

- электрогидравлические.

К пневматическим типам относятся регуляторы пропорционального, пропорционально-интегрального и пропорционально-интегрально-дифференциального типов и струйный регулятор. В пневматических регуляторах всех типов носителем сигнала между отдельными элементами является сжатый воздух. В системах отсутствуют электрические линии связи и электрические контактные устройства, поэтому их можно использовать при автоматизации процессов во взрыво- и пожароопасных условиях эксплуатации. Действие струйных регуляторов основано на аэродинамическом взаимодействии струйных потоков воздуха.

Электрические регуляторы бывают также различных типов: многоканальные, типа РП2, что является релейным бесконтактным прибором с импульсным управлением исполнительным механизмом. Также типа Р, что является не регулирующим прибором, а регулирующим блоком с аналогичным принципом работы. Еще один тип РФ, который является дискретно-непрерывным регулятором, и может быть использован как корректирующие устройство.[2]

Интегральный регулятор с переменной структуройПравить

Для обеспечения наивысших показателей качества технологических процессов с взаимосвязанными параметрами лучше всего изменять регулирующие воздействия, которые необходимы, согласно статическим характеристикам объектов, только для компенсации возмущений. Перестраиваемая структура интегрального регулятора обеспечивает управление минимальными изменениями регулирующих воздействий инерционными объектами. Основными составляющими структуры являются следящий контур и логическое устройство. В следящем контуре вырабатывается вспомогательная координата. А в логическом устройстве формируется логический закон управления. В зависимости от сочетания знаков вспомогательных координат меняется закон управления с целью изменения структуры системы. После выбора структуры открывается канал управления для передачи сигнала ошибки на интегратор. При оптимальной настройке на максимальное возмущение рассматриваемый регулятор точно компенсирует возмущение за один непрерывный ход исполнительного механизма.[3]

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Ротач Виталий Яковлевич. Теория автоматического управления. — 5-е. — Москва: ЗАО "Издательский дом МЭИ", 2008. — С. 8-12. — 396 с. — ISBN 978-5-383-00326-8.
  2. Каганов В.Ю., Блинов О.М., Глинков Г.М., Морозов В.А. Автоматизация металлургических печей. — М.: Металлургия, 1975. — С. 139-150. — 376 с. — ISBN 3102-198.
  3. Шидловский С.В. Автоматизация технологических процессов и производств: Учебное пособие. –Томск: Изд-во НТЛ, 2005. – с.40-42 - 100 с.