Сравнительные графики процессов регулирования параметров статического объекта в автоматических системах с регуляторами различного типа.

Сравнительные графики процессов регулирования параметров статического объекта в автоматических системах с регуляторами различного типа

Процесс регулирования показывает, как регулируемый параметр — температура, давление, расход, уровень и т. п. — изменяется во времени после изменения задания или появления возмущения.

Статический объект — объект, у которого при постоянном входном воздействии устанавливается новое постоянное значение выходной величины.

Для регулирования применяются регуляторы различных типов: П, И, ПИ, ПД и ПИД.

П-регулятор — пропорциональный

Выходной сигнал регулятора пропорционален ошибке:

u=Kpeu=K_p e

П-регулятор:

• быстро реагирует на изменение параметра;

• имеет сравнительно простой процесс регулирования;

• обычно оставляет статическую ошибку, то есть параметр после переходного процесса может не совпасть точно с заданием.

Условно:

И-регулятор — интегральный

Сигнал управления зависит от накопленной во времени ошибки.

И-регулятор:

• устраняет статическую ошибку;

• обеспечивает достижение заданного значения;

• действует медленнее;

• может вызвать значительное перерегулирование и колебания.

ПИ-регулятор

Объединяет пропорциональное и интегральное действия.

ПИ-регулятор:

• достаточно быстро реагирует;

• устраняет статическую ошибку;

• широко применяется в системах КИПиА;

• при неправильной настройке может давать перерегулирование.

Для регулирования температуры, давления, расхода и уровня ПИ-регуляторы применяются очень часто.

ПД-регулятор

Сочетает пропорциональное и дифференциальное действия.

Дифференциальная составляющая реагирует на скорость изменения ошибки.

ПД-регулятор:

• улучшает быстродействие;

• уменьшает колебательность и перерегулирование;

• сам по себе обычно не устраняет статическую ошибку.

ПИД-регулятор

Содержит три составляющие:

• П — пропорциональную;

• И — интегральную;

• Д — дифференциальную.

Уравнение в общем виде:

u(t)=Kpe(t)+Ki∫e(t)dt+Kdde(t)dtu(t)=K_p e(t)+K_i\int e(t)dt+K_d\frac{de(t)}{dt}

При правильной настройке ПИД-регулятор обеспечивает:

• быстрое достижение заданного значения;

• небольшое перерегулирование;

• малую колебательность;

• отсутствие статической ошибки.

Сравнение процессов

Условный сравнительный характер переходных процессов:

Кратко для ответа по билету

Сравнительные графики показывают изменение регулируемого параметра во времени для разных типов регуляторов. П-регулятор работает быстро, но оставляет статическую ошибку. И-регулятор устраняет её, но работает медленнее и может создавать колебания. ПИ-регулятор сочетает быстродействие и отсутствие статической ошибки. ПД-регулятор улучшает быстродействие и устойчивость. ПИД-регулятор при правильной настройке обеспечивает быстрое регулирование, небольшое перерегулирование и отсутствие статической ошибки.