НАЛАДКА ПРИБОРОВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Пропорционально-интегральный закон регулирования

Нетрудно заметить, что П-регулятор обеспечивает хорошее pery-i лирование в начальной части переходного процесса благодаря своейі безынерционности, но всегда остается статическая ошибка. И-регун лятор, наоборот, обеспечивает хорошее регулирование в конце про­цесса (без статической ошибки), но допускает большие динамические

Рис. 45. Пропорционально-интегральный регулятор: с — структурная схема, 6 — переходные процессы в замкнутой системе при измене­нии коэффициентов регулятора, в —временная характеристика ПИ-регулятора; Тиз — время изодрома

ошибки. Поэтому, очевидно, представляет интерес объединить дос­тоинства обоих регуляторов, включив в обратную связь одновременно пропорциональное и интегрирующее звенья (рис. 45, а).

При пропорционально-интегральном законе регулирования ве­личина и скорость перемещения регулирующего органа пропорцио­нальны отклонению регулируемой величины от ее заданного значения (п ро по р иион а ль ны р ассогл асо ван ию).

Регулятор, осуществляющий ПИ-закон регулирования, называет­ся пропорционально-интегральным регулятором (ПИ-регулятором). Динамические характеристики ПИ-регулятора однозначно соответ­ствует характеристикам параллельного соединения безынерционного и интегрирующего звеньев.

Временная характеристика ПИ-регулятора приведена на рис. 45, в. Скачок характеристики при t = 0 обусловлен пропорциональной частью регулятора (пропорциональная составляющая), величина скачка равна коэффициенту усиления регулятора /ср. Время, за кото­рое пропорциональная составляющая удваиваеіся за счет интеграль­ной составляющей на участке аб, называется временем удвоения 7д, или изодрома Гиз. Коэффициент усиления и время изодрома являют­ся основными параметрами настройки ПИ-регулятора на динамиче­ские свойства объекта.

Сочетание свойств пропорционального и интегрального регулято­ров обеспечивает более высокое качество регулирования. Переходный процесс в системе с ПИ-регулятором не имеет статической ошибки (рис. 45, б). Динамическая ошибка меньше, чем в случае системы с И-регулятором. Кроме того, ПИ - регулятор обеспечивает устойчи­вую работу на объектах без само­выравнивания, так как пропорци­ональная составляющая, охваты­вающая объект обратной связью, создает эффект самовыравнивания.

Широкое применение ПИ-регу - ляторов обусловлено еще и тем, что на нем могут быть реализова­ны П-закон регулирования, И-за - кон регулирования, а кроме того, еще и позиционный закон регули­рования. Действительно, если на ПИ-регуляторе установить очень большое значение времени изод­рома (Тиз = оо), то характеристи­ка регулятора уримет вид времен­ной характеристики П-регулятора (рис. 46, а). Если же установить Кр — 0, то регулятор будет реали - човать И-законы регулирования (рис. 46, б).

Рис. 46. Временные характеристики ПИ-регулятора при различных зна­чениях кр и ТиЭ: а — Тиз~оо; б-кр=0; в—к^оо, Твз-О;

г — характеристика релейного элемента

Если для ПИ-регулятора принять Тиз = 0, а кр->- оо (рис. 46, в), то выходной сш нал на выходе регулятора при любом самом малом возмущении сразу переходит в крайнее положение, т. е. или полностью открывает регулирующий орган, или полностью его закрывает. Ха рактеристика регулятора становится такой же, как у релейного эле­мента (рис. 46, г), имеющего только два устойчивых состояния — от­крыто и закрыто.