АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
, ‘ “В "качестве регуляторов та^их систем обычно используются Малоинерционные полупроводниковые операционные усилители постоянного тока с высоким-коэффициентом усиления, а необходимые законы управления объектом регулирования выполняются путем различного рода обратных связей вокруг усилителя и цепей на входе.
1 Схема включения операционного усилителя представлена на рис., 11.
Связь между выходной и входной величинами такого регулятора находится из решения системы уравнений электрических цепей, соответствующих схеме включения [6]
^ы*~- (I 45)
t J '""І. 1 = 1
где Z, — сопротивления входных цепей сигналов управления, 10 с — сопротивление цепи обратной связи.
Для случая, когда на вход усилителя подается только один сигнал управления,
(I 4С;
|
2о с вх 1
|
Знак «минус» учитывает инвертирующее действие операционного усилителя, так как для получения отрицательной обратной связи полярность выхода должна быть противоположной полярности входа. Тогда, если уравнения написаны в операторной форме, передаточная функция регулятора представляется в виде
|
(I 47) |
Vff Iп ЕЛмх (р) _ Z,
Wv erW - t/BX (р) - 5
Изменяя физическое содержание элементов цепей Z0 с и Zlt можно получить регуляторы с различными передаточными функциями (рис. 12).
На рис. 12 приведены также временные характеристики регуляторов при ступенчатом изменении UBX
Пропорциональный (П) регулятор (рис 12, а). Если в качестве элементов Zl и ZQ с взять резисторы, т е Z1=j!?1hZoc = = R0 с, то передаточная функция регулятора
^ВЫХ (р) __ Я
^рег (р) =
^ВХ(р)
Ro с *1 ’
|
^вых — ^вх |
Лі
(I 49)
Такой регулятор осуществляет умножение входного сигнала на постоянный коэффициент с одновременным изменением знака, и его называют П-регулятором.
Интегральный (И) регулятор (рис. 12, б). Если в цепь обратной связи включить конденсатор (в операторной форме Z0 с =
^о с 1 V 'Г
= —), а на вход цепи сигнала ’управления рези-
*0. С Р'-'О. с/
стор Ri, т. е. Zx = Rlt то передаточная функция регулятора
|
S е - Рис. 12. Схе^ы включения операционных усилителей для получения различного типа регуляторов |
wPer (р)- - pRlCo. с - ткР’ . ■ (L50)
где Ти = RiC0 с — постоянная времени интегрирования, по истечении которого напряжение t/BUX изменяется ' на величину скачка UBX.
Такой регулятор осуществляет операцию интегрирования входного сигнала, и его называют И-регулятором.
Дифференциальный (Д) регулятор (рис. 12, в). При включении в цепь обратной связи резистора (ZQi с = /?0, с), а на вход цепи управления/ конденсатора (Zx = !рСх), передаточная функция
Vper(p) = *= R°-*C'P= (L51)
где' Тд = Яо. <А — постоянная времени дифференцирования.
Такой регулятор выполняет операцию дифференцирования входного сигйала и называется Д-регулятором.
Апериодический (Л) регулятор (рис 12, г) При включении в цепь обратной связи цепочки с параллельно соединенными резистором R0_ с и конденсатором С0 с, т. е
I 1 I „П _ 1 to cRo сР . у Ro с
Zo С — Ro. z с — йос 0 с ~ і 4 Тар ’
а на вход цепи управления резистора Rlt т. е Zx = Rlt передаточная функция
г--'И--та = ^Г'ТГТІ7- . <152>
где ТА = /?0 сС0. с.
Такой регулятор ведет себя как инерционное звено, и его называют А-регуляюром.
Пропорционально-интегральный {ПИ) регулятор (рис. 12, д). При включении в цепь обратной связи цепочки последовательно соединенных конденсатора С0 с и резистора R0 с, т. е. Z0 с =
D | 1 і Ч" Т АР
= Ro. c + ~r—— г > а на вход цепи управления рези-
рс0. с «. Р'-'о. с
стора т. е. Zx = передаточная функция
XY7 /гЛ UВЫХ (р) _ 1 + 1 + Тар 1 I Ro с П KOI
perW_ ЮТГ ~ Со cRlP - ТИр - T„P + R, •
где
Та = Ro. с С0 с!.
== ЯіС0 с.
Такой регулятор выполняет операцию, дающую две составляющие, одна из которых осуществляет операцию интегрирования, а вторая масштабное преобразование величины входного сигнала, и его называют ПИ-регулятором.
|
О С> о. с ’ а на ВХ°Д Цепи управления цепочки парал- |
Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор (рис. 12, е). При включении в цепь обратной связи последовательно соединенных конденсатора С0 с и резистора R 1 _L Тар
т. е. Z„ „ = Т.
Р^о. С
лельно соединенных конденсатора Сх и резистора Rlt т. е. ZL = 'і^т р' передаточная функция регулятора
WT /п . ^вых (р) 1 + Тар 1 + Тгр _______________________
perW £/вх(р) рС0.с ■ R, ~
1 т Ті Та і Т1--Та п сл
Тії + ~ТГ Р +’^~ТК—> (1-54)
где Та~ Ro. J-'o. ct Ті — RiCj_', ТИ — RiC0 с.
Такой регулятор выполняет операцию, дающую три составляющие, одна из которых осуществляет операцию интегрирования, вторая — дифференцирования, а третья масштабное преобра -
зованне величины входного сигнала, и его называют ПИД-регу - лятором. Тип регулятора выбирают в зависимости от требований к САР с учетом передаточной функции и режима работы объекта. регулирования и возмущающих воздействий, которые являются определяющими для режима работы регулируемого объекта.
