В цифровом ПИД регуляторе

Формирование закона регулирования

В общем случае автоматическое поддержание заданного значения (уставки) регулируемой величины происходит в соответствии со схемой, показанной на рис. 4.4.

Рис 4.4. Схема замкнутой системы регулирования.

В настоящее время подавляющее большинство автоматических регуляторов является цифровыми. Выходной сигнал пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора в них рассчитывается по формуле:

Y_i = 1/ X_p [ E_i +1/ t_n* ΣE _i *Δ t_изм+ t_g*Δ E _i /Δ t_изм ]*100%,

где: X_p - полоса пропорциональности в пределах которой справедлив П- закон;

E _i -рассогласование;

t _g - постоянная времени дифференцирования;

Δ E _i - разность между двумя соседними измерениями E _i и E _i-1;

Δ t _изм - время между двумя соседними измерениями Т_i и Т_i-1;

t _n - постоянная времени интегрирования;

ΣE _i - накопленная в i-й момент времени сумма рассогласований (интегральная сумма);

Выходные устройства ПИД регулятора могут быть:

· ключевого типа (см. описание работы двухпозиционного регулятора);

· аналогового типа - цифроаналоговый преобразователь, который формирует аналоговый сигнал, так называемую «токовую петлю» 4-20 мА (пропорциональный выходному сигнальному ре Y_i).

Если выходное устройство ключевого типа - выходной сигнал преобразуется в последовательность управляющих импульсов длительностью D.

D= Y*T_сл /100%,

где: D - длительность импульса, с;

T_сл - период следования импульсов, с;

Y- выходной сигнал регулятора;

Рис 4.5. Различные длительности импульса D регулятора (а,б); перемещение регулирующего органа (в) исполнительным механизмом постоянной скорости при длительности импульса на рис. (б).

Как видно из рис 4.5, при одном периоде Тсл длительность импульса определяется значением выходного сигнала У. Эти импульсы D передаются на исполнительное устройство регулятора. Такое преобразование выходного сигнала для управления называется широтно-импульсной модуляции(ШИМ). Выходное устройство ключевого типа включает исполнительный механизм постоянной скорости (ИМПС) на время D, с. Результирующее перемещение регулирующего органа объекта с помощью ИМПС показано на рис 4.5.

Регулирующий клапан имеет электропривод (электродвигатель ИМа) с двумя парами контактов для управления направлением его вращения.

Рис 4.6. Регулятор с выключенными реле (а) и графики регулируемой величины с состояние реле (б).

На рис. 4.6 а показана связь выходных реле регулятора с электродвигателем ИМа. На рис. 4.6 б приведен график изменения регулируемой величины относительно T_уст и соответствующие импульсы D управления клапаном. При Т< T_уст подаются импульсы на открытие клапана, при Т> T_уст – на закрытие. Из рис. 4.6 ясно, что чем больше Т-T_уст , тем больше длительность импульса.

Как видно из рис. 4.6, при одном периоде T_сл длительность импульса определяется значением выходного сигнала Y. Эти импульсы D передаются на исполнительное устройство регулятора. Выходное устройство ключевого типа включает исполнительный механизм постоянной скорости (ИМПС) на время D, с.

Результирующее перемещение регулирующего органа объекта с помощью ИМПС показано на рис. 4.6.

Дата добавления: 2014-01-04