Лекция № 20

Тема 5.4: «Пропорционально – дифференциальные (ПД) и пропорционально – интегрально – дифференциальные (ПИД) законы управления

5.4.1. Пропорционально – дифференциальный регулятор.

ПД – регуляторы – это пропорциональные регуляторы с входным дополнительным сигналом по скорости отклонения РВ.

Таким образом, на вход управляющей части поступает два сигнала – отклонение и скорость отклонения. Регулятор включается раньше, поэтому сигнал по скорости называется предварением.

ПД – регуляторами называются такие регуляторы, у которых перемещение РО пропорционально отклонению РВ и скорости отклонения.

1) Уравнение регулятора: .

и - постоянные коэффициенты, и параметры настройки регулятора.

Воздействие Д – части называется предварением. Оно бывает прямое и обратное.

При прямом предварении (знак "+") сигнал по скорости отклонения совпадает по знаку (по фазе) с основным сигналом и увеличивает его. Повышается чувствительность, уменьшается запаздывание, регулятор включается раньше.

При обратном предварении (знак "-") сигнал по скорости отклонения направлен встречно и уменьшает его. В результате снижается чувствительность, создается некоторое запаздывание. Обратное предварение применяют для устранения резких колебаний РВ. Обратное предварение называется демпфированием.

2) Передаточная функция: .

3) Временная характеристика:

В первый момент после возмущения появляется резкий скачок на выходе регулятора, а затем действие Д – части постепенно уменьшается, исчезает и остается только воздействие П – части.

Если же РВ изменяется с некоторой постоянной скоростью, то в начальный момент РО делает скачок, а перемещается так же с постоянной скоростью.

При обратном предварении РО перемещается с некоторым замедлением вначале.

4) Параметры настройки:

ПД – регулятор имеет два параметра:

- - параметры настройки П – части – коэффициент пропорциональности (предел пропорциональности);

- - время воздействия Д – части – постоянное время дифференцирования (предварения).

5) Структурные схемы:

ПД – регулятор создается путем подключения к основному каналу дополнительного звена (элемента предварения). Этот элемент предварения может подключаться в цепь ОС или на выход регулятора. Обычно звено предварения включается параллельно с основным сигналом управления.

 

 

6) Достоинства, недостатки и применение:

Достоинства – большая чувствительность, меньшая динамическая ошибка.

Недостатки – малая точность, наличие статической ошибки.

В связи с этим ПД – регуляторы поменяются на объектах с большой емкостью с запаздыванием, когда требуется повысить чувствительность, снизить динамическую ошибку, но допускается некоторая неточность регулирования.

Регуляторы с обратным предварением используют на объектах с малой емкостью, где параметры меняются слишком быстро и совершают колебания.

5.4.2. Пропорционально – интегрально – дифференциальный регулятор (ПИД).

ПИД – регуляторы – это такие, у которых перемещение РО пропорционально отклонению РВ, интегралу от этого отклонения и скорости отклонения.

1) Уравнение регулятора: .

2) Передаточная функция:

3) Временная характеристика:

4) Параметры настройки:

ПИД – регуляторы имеют три основных параметра настройки.:

- - коэффициент пропорциональности, который показывает на сколько переместился параметр настройки П – части при изменении его на единицу.

- - постоянная время интегрирования.

- - постоянная время дифференцирования (предварения) – параметр Д – части.

5) Структурные схемы ПИД – регулятора:

Может реализован двумя способами:

- с помощью параллельного соединения усилительного, интегрирующего и дифференцирующего звеньев (по такому принципу построены аналоговые электрические регуляторы);

- ПИД – закон получают также за счет ПИ – регулятора, подключив к нему дополнительное устройство, дифференциатор на специальный вход.

Современные регуляторы в основном выпускаются с ПИД – законом регулирования. Причем в регуляторах предусматривается отключение или включение отдельных динамических звеньев.

6) Достоинства, недостатки и применение:

Обладают высокой устойчивостью, чувствительностью и точностью.

П – часть обеспечивает устойчивость за счет жесткой ОС, И – точность, Д – повышает чувствительность.

В связи с этим регуляторы используются для управления объектами большой емкости, большим запаздыванием, которые не допускают большой динамической и статической ошибки.

ПИД – регуляторы – это универсальные регуляторы. При необходимости его можно подключить по П-, ПИ-, ПД – закону.

Дата добавления: 2014-12-08