Классификация регуляторов по способу воздействия и по принципу действия

Классификация регуляторов по способу воздействия и по принципу действия.

 

    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. В современных системах управления используются цифровые программные регуляторы.

   По закону регулирования они делятся на двух- и трех-позиционные регуляторы, типовые регуляторы (интегральные, пропорциональные, 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, пригодные для Управления различными параметрами.

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

Автоматический регулятор

Фундаментальные принципы управления

В основе построения САУ есть некоторые общие принципы управления, позволяющие разрабатывать алгоритмы управления в зависимости от фактического функционирования объекта и причин, вызывающих отклонение объекта от заданного.

Принцип разомкнутого управления

 

 

Хо - задание, цель управления или алгоритм функционирования (вход);

f- возмущающее воздействие;

U - управляющее воздействие;

X - выходные координаты.

 

    В данном случае (УУ) не имеет информации о выходе, т.е. о состоянии (ОУ) -цепочка разомкнута. Неиспользуемая информация об объекте - это существенный недостаток, тем не менее этот принцип широко используется: включить, выключить электродвигатель, освещение, совокупность элементов логических И, ИЛИ, НЕ и т.п.

   Для водонагревательного котла - это например таблицы зависимости температуры горячей воды в зависимости от расхода пара. По этой таблице, в зависимости от необходимой температуры горячей воды выбирается расход пара.

Расход пара	Температура горячей воды
X1 X2 X3 X4	Y1 Y2 Y3 Y4

    Конечно, такой принцип управления для котла использовать нецелесообразно, т.к. возмущение (температура холодной воды, температура пара, неточность заданий расхода пара) не позволяет с высокой точностью управлять температурой горячей воды.

   Общей формулой при этом выступает

U=Xo/ko из Xo=X=ko*U.

Принцип компенсации (управление по возмущению)

  Если изменения возмущения сильно влияют на выход и эти возмущения можно измерить, то для повышения точности управления в разомкнутой цепи вводят, например звено, компенсирующее возмущения.

       Принцип обратной связи. Регулирование по отклонениям.

   В этом случае вводят дополнительное звено, которое измеряет выход (х) и вырабатывает корректирующее воздействие. Эта схема (рис.3.6) имеет вид замкнутой цепи, поэтому этот метод называют еще принципом управления по замкнутому контуру. Введенную дополнительную цепь называют цепью обратной связи, т.к. она называет передачи воздействий в дополнительной связи обратно направлении передачи основного воздействия на объект.    Наиболее широко распространен частный вид замкнутых систем, в которых корректирующий алгоритм управления осуществляется не непосредственно по значениям координат х, а по их отклонениям от значений, определяемым алгоритмом функционирования (например, заданного потолочного значения) Хо, т.е. dх=хо-х. Эта схема показана на рис3.7

 

    По данной схеме управляющее устройство вырабатывает величины dх, называемую отклонением или ошибкой управления. Часто оказывается целесообразным вырабатывать управляющее воздействие в функции не только dх. но также его производных и интегралов по времени и других более сложных функций, например, по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону, который будет рассмотрен позже.

Управление в функции отклонения называют регулированием.

 

Управляющее устройство в этом случае называют автоматическим регулятором. Объект и регулятор образуют замкнутую систему, называемую системой автоматического регулирования (САР).

Рис. З.8. Регулирование по отклонению