Регуляторы. Типы регуляторов.

Под регулированием будем понимать процесс поддержания или изменения по заданным

условиям некоторой величины (показателя) с помощью целенаправленного воздействия

— управления. Показатель – величина (информация), на знании которой основывается

процесс регулирования. Критерий – заданное условие, ограничение, накладываемое на

показатель регулирования Ω. С задачей регулирования тесно связана задача слежения. В

этом случае задающий сигнал (условие) испытывает зависимость от времени. К

необходимости регулировки приводит изменение желаемого режима функционирования

системы из-за внешних воздействий со стороны ОС или изменения свойств элементов

системы и/или свойств взаимодействия элементов системы между собой. Если

регулирование происходит без непосредственного участия человека то оно называется

автоматическим. (Задача о грузе на пружине). Если основная задача управления

заключается в том, чтобы выходной сигнал системы «следил» за меняющимся задающим

сигналом yi= yi(t), то такая система управления называется следящей. Если же основная

задача управления заключается в том, чтобы выходной сигнал поддерживался равным или

приблизительно равным постоянному задающему сигналу (уставке) yi= const, то такая

система управления называется регулятором.

Добавим к пружине амортизатор, усилие которого определяется скоростью изменения

растяжения. Тогда модель этой системы – модель ОУ примет следующий вид:

(4) где fd – шум, а управляющее воздействие fс осуществляется

пропорциональным регулятором fс = k (yi - yо) — (5)

Подобные системы управления, движения которых имеют первый порядок, назовем

системами первого порядка.

Регулятор, задаваемый соотношением (5) на-ся пропорц. или П-регулятором. В нашем

случае, когда ОУ описывается системой второго порядка возможно использование не

только П-регулятора, но и Д-регулятора (дифференциального), в котором управляющее

воздействие определяется пропорционально скорости изменения ошибки

() 0

dt

dy

dt

dy

y k i

c r    . И-регулятор. При таком управлении сигналу ошибки

пропорциональна скорость изменения управляющего сигнала (а не сам сигнал!).

(18) Из (18) ясно, что управляющее воздействие yc регулятора будет

изменяться до тех пор, пока ошибка отличается от нуля. Происхождение термина

c d Ky f f

dt

dy

R       0

k (y y)

dt

dy

i i

c   

«интегральный» становится ясным, если проинтегрировать (18) по времени, что дает:

(19) или управляющее воздействие определяется как

пропорциональное интегралу сигнала ошибки во времени. Интегральный регулятор как

бы «запоминает» поведение ошибки во времени, и эта память, сохраняемая регулятором и

после того, как сигнал ошибки стал равен нулю, позволяет поддерживать корректирующее

воздействие, необходимое для компенсации сигнала ошибки. В этом состоит коренное

отличие И-регулятора от П и Д-регуляторов. Примеры: интегральный: динамика

поведения шарика в лунке (процесс overshoot)(перерегулирование), попл.камера карб

(если нальем много бензина, то поплавок будет колебаться но через некоторое время

примет нужное положение). Вообще автоматич регуляторы применяются везде: в компах,

в лифтах и т.д.