Автоматические регуляторы

Автоматические регуляторы с типовыми алгоритмами регулирования – релейными, П, ПИ, ПД, ПИД – составляют основную группу регуляторов, используемых в прокатном производстве, и являются широко распространенными средствами автоматизации в составе локальных систем контроля и регулирования. С числом контура регулирования от одной до 8-16, подсистем нижнего уровня иерархий управления распределенных АСУТП и систем супервизорном управлением (см. ГОСТ 21693-76).

Главная функция регулятора – формирования сигнала рассогласования между регулированной величиной и его заданным значением (уставкой) и динамическое преобразование сигнала рассогласования по типовым алгоритмам (законам) регулирование. Управляющий сигнал с выхода регулятора поступает непосредственно на вход ИУ САУ.

Основные требования предъявляемые к регуляторам:

1. Безударный переход (т.е. без дополнительных переходных процессов в цепях) с режима ручного управления на автоматический и обратно.

2. В режиме автоматического управления безударный переход с внешнего сигнала задания на внутренний (например, при супервизорном управлении).

3. Ограничение выходного аналогового сигнала по верхнему и нижнему уровням и сигнализация предельных значений этих уровней;

4. Разделение входных и выходных цепей;

5. Связь с УВМ верхнего уровня иерархии управления;

6. Аналоговая и дискретная автоподстройка динамических параметров регуляторов, необходимая для построения адаптивных систем управления.

Деление регуляторов на типы (классы) осуществляется аналогично САУ.

Основные структуры, в соответствии с которыми большинство промышленных регуляторов с типовыми алгоритмами, показаны на рис.40.

Рис.40. Основные структуры, в соответствии с которыми построены большинство промышленных регуляторов с типовыми алгоритмами:

1 – преобразователь входной величины х; 2 – усилительное устройство; 3 – функциональная обратная связь; 4 – ИМ; У – управляющий сигнал.

Преобразователь 1 может осуществлять дешифрование входных сигналов, пропорциональных регулируемым параметрам, преобразование сигналов в сигналы напряжения, суммирование нескольких входных сигналов, масштабирование, фильтрацию помех, и т.д.

На рис. 40а обратная связь 3 не охватывает ИУ 4. В таких РУ ИУ 4 выполняется чаще всего в виде интегрирующего двигателя с преобразованием угла поворота (датчик положения), а его пердаточная функция входит в передаточную функцию закона регулирования.

На рис.40 б показана структура РУ с обратной связью по положению ИУ. По правилам структурного преобразования схемы могут быть сведены одна к другой, однако техническая реализация и свойства структур различны, что и делает необходимым их разделение.

В структуре на рис. 40в ИУ охватывается жесткой обратной связью и носит название позиционера, т.к. его выходная величина – регулирующее воздействие У – пропорциональна входному. Закон регулирования определяется блоками 2 и 3.