Закон на регулиране, се нарича контролер. Задачи за изпълнение

Технически Университет – София Електронни Регулатори

Протокол № : 5

Закони за регулиране

Теоритична постановка:

1. 
   Да се пречертаят представените на макета принципни схеми, реализиращи различните закони на регулиране.
   
2. 
   Да се снемат преходните характеристики на законите на регулиране.
   
3. 
   Да се определят параметрите на изследваните закони на регулиране: пропорционален, пропорционално-интегрален, пропорционално-диференциален, пропорционално-интегрално-диференциален.
   
4. 
   Да се напишат предавателните функции на законите чрез елементите на схемите им.
   
5. 
   Да се обясни действието на релейните регулатори.
   
6. 
   Да се снемат и начертаят в обща координатна система входните и изходните сигнали на релейните регулатори.
   
7. 
   Да се определи зоната на нечувствителност и хистерезиса на релейните регулатори.
   

Резултати:

1. 
   Пропорционален закон за регулиране(P закон):
   

Изходният сигнал е пропорционален на входния с коефициент на пропорционалност k_p. u(t) = k_p.e(t)

- Предавателна ф-ция: W(p)=kp

Колкото грешката е по-голяма, толкова по-голямо е коригиращото въздействие.

Предимства при пропорционалния закон са лесната му схемна реализация и високо бързодействие на регулатора. Недостатък е, че системата работи със статична грешка.

2. 
   Интегрален закон за регулиране(I закон):
   

Изходният сигнал е пропорционален на интеграл от грешката:

Изходът е пропорционален на натрупаната грешка и голямо коригиращо въздействие се получава, когато интегралът е голям, а не самата грешка.

Интегралният закон повишава реда на системата с 1. Това е главно предимство на използването му. Ако системата е от „тип 0” при използването на интегрален регулатор тя става от „тип 1”.

Недостатък: Интегралният закон има много бавна реакция. Прибавя се корен в изходното П сравнение на отворената система и има дестабилизиращ ефект.

3. 
   Диференциален закон за регулиране((D закон):
   

Уравнение на закона е u(t) = k_d.de(t)/dt

Когато скоростта на изменение на грешката е голяма в бъдеще тя ще има голяма стойност. Този закон дава голямо коригиращо въздействие преди грешката да стане голяма.

Предимство: Предпазва нарастването на грешката напред във времето и дава коригира-що въздействие преди да сме стигнали до голяма грешка.

Недостатък: Ако грешката е константа, даже и да е голяма u=0. При бавни изменения на грешката този закон не помага. Затова не се използва самостоятелно, а и трудно се получава в чист вид.

Реалният вид на закона за регулиране е : τ.du(t)/dt + u(t) = .de(t)/dt.

Времеконстантата τ е много малка. Схемата работи като идеален диференциатор до честоти .

4. 
   Пропорционално-диференциален закон (PD закон):
   

Комбинира особеностите на пропорционалния и диференциалния закон.

Идеалното уравнение на закона е:

u(t) = k_p.e(t) + .de(t)/dt,

а реалното му поведение се описва с τ.du(t)/dt + u(t) = k_p.e(t) + k_d.de(t)/dt
, Z₂=R₂, e₂ = -e₁.(k_p+ ) , k_p =

5. 
   Пропорционално-интегрален закон(PI закон):
   

u(t) = k_p.e(t) +

Предавателната му функция е : W(p) = kp + k_i/p

Z₁ = R₁, , ,

6. 
   Пропорционално-интегрално-диференциален закон (PID закон).
   

Уравнението на закона е: U(p) = (kp +

Ефектът от действието на трите закона е събирателен. При ПИД-закона на регулиране регулаторът е най-бързодействащ и точен при най-добра устойчивост.

ПИД закона на регулиране, повишава реда на системата с 2, тъй като всяка от двете съставки – интегрална и диференциална, повишава реда на регулатора с 1. Ако τ = 0,

редът на системата се повишава само с 1.

7. 
   Релейни регулатори:
   

Предимство на релейните регулатори, е че комутиращият елемент работи в ключов режим, при което разсейваната мощност върху него е малка.

Обикновено звеното, което реализира закона на регулиране (контролера) е елемента с релейна характеристика. Той може да бъде обхванат от различни релейни връзки, с което да се въздейства върху общото поведение на регулиращата система.

Според нивата на установяване на изходното напрежение релейните регулаторите са дву- или трипозиционни, симетрични или несиметрични със или без зона на нечувствителност (δ), със или без хистерезис (ε).