Рекомендации по выбору закона регулирования и типа регулятора 

Рекомендации по выбору закона регулирования и типа регулятора

Минимально возможное время регулирования tp для различных законов регулирования и типов регуляторов при оптимальной их настройке определяется таблицей 1.

Теоретически, в системе с запаздыванием, минимальное время регулирования tPMIN = 2 Td.

В таблице 1 приведены рекомендации по выбору закона регулирования и типа регулятора исходя из величины отношения запаздывания Td к постоянной времени объекта Т.

Если Td /Т < 0,2, то можно выбрать релейный, непрерывный или цифровой регуляторы.

Если 0,2 < Td /Т < 1, то должен быть выбран непрерывный или цифровой, ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор.

Если Td /Т > 1 , то выбирают специальный цифровой регулятор с упредителем, который компенсирует запаздывание в контуре управления. Однако этот же регулятор рекомендуется применять и при меньших отношениях Td /Т.

Таблица 1 - Выбор закона регулирования и типа регулятора по отношению Td /Т и tP Acd

Соотношение Td Соотношение tp /Td Характеристика обьекта Закон регулирования и тип регулятора
по запаздыванию и инерционности по степени регулируемости
0<Td /Т<0,05   Без запаздывания Очень хорошо регулируемый Релейный, непрерывный П-, ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор
0,05<Td /Т<0,1   С большой инерционностью и с малым запаздыванием Очень хорошо регулируемый Релейный, непрерывный П-, ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор
0,1 <Td /Т<0,2   С существенным транспортным запаздыванием Хорошо регулируемый Релейный, непрерывный П-, ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор
0,2<Td /Т<0,4   С существенным транспортным запаздыванием Еще регулируемый Непрерывный или цифровой ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор
0,4<Td /Т<0,8   С существенным транспортным запаздыванием Трудно- регулируемый Непрерывный или цифровой ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор
0,8<Td /Т<1   С большим транспортным запаздыванием Очень трудно- регулируемый Непрерывный или цифровой ПИ-, ПД-, ПИД-регулятор
Td /Т>1   С большим транспортным запаздыванием Очень трудно регулируемый Цифровой регулятор с упредителем
  tP /Td > 6,5     Непрерывный или цифровой, П-регулятор
  tP /Td > 12     Непрерывный или цифровой, ПИ-регулятор
  tP /Td > 7     Непрерывный или цифровой, ПИД-регулятор
Примечания.
tP - время регулирования,Td - запаздывание в объекте,Т - постоянная времени объекта.2. Релейный регулятор - двухпозиционный, трехпозиционный, многопозиционный регулятор.

На параметры объекта значительное влияние оказывает взаимное расположение исполнительных органов (например, ТЭНа) и первичного преобразователя (датчика).

Наличие запаздывания объекта резко ухудшает динамику замкнутой системы. Часто при отношении Td /Т > 0,5 типовые законы управления не могут обеспечить высокую точность и быстродействие процесса регулирования. Главной причиной здесь является резкое снижение критического коэффициента усиления системы при увеличении запаздывания в объекте управления.

В связи с этим повысить качество управления можно либо путем уменьшения запаздывания в объекте, либо за счет применения регулятора более сложной структуры, а именно оптимального регулятора.

Из теории оптимального управления следует, что такой регулятор в своей структуре должен содержать модель объекта управления.

Системы управления с моделью объекта обладают возможностью предугадывать будущие изменения состояния объекта. Они могут быть адаптивными или нет и незаменимы для объектов с существенным временем запаздывания Td /Т > 0,2.

Перечисленные в табл. 1 объекты регулирования с отношением Td /Т < 0,2 устойчивы и обладают самовыравниванием.

Существуют неустойчивые объекты без самовыравнивания. Например, вентилятор с асинхронным электродвигателем с жесткой характеристикой. При изменении напряжения питания двигатель или находится в заторможенном состоянии, или разгоняется до номинальных оборотов.

Для каждого объекта управления необходимо применять регуляторы с соответствующим алгоритмом и законом регулирования. Это позволяет существенно снизить потери при функционировании объекта (расход энергии, потери продукции и пр.).