Законы регулирования: П, ПИ, ПИД 

Законы регулирования: П, ПИ, ПИД

П-закон регулирования

Руководствуясь таблицей 1 можно утверждать, что наибольшее быстродействие обеспечивает П-закон управления, - исходя из соотношения tp / Td.

Однако, если коэффициент усиления П-регулятора Кр мал (чаще всего это наблюдается в системах с запаздыванием), то такой регулятор не обеспечивает высокой точности регулирования, т.к. в этом случае велика величина статической ошибки.

Если Кр > 10, то П-регулятор приемлем, а если Если Кр < 10, то требуется введение в закон управления интегральной составляющей.

ПИ-закон регулирования

Наиболее распространенным на практике является ПИ-регулятор, который обладает следующими достоинствами:

  1. Обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования.
  2. Достаточно прост в настройке, т.к. настраиваются только два параметра, а именно коэффициент усиления Кр и постоянная времени интегрирования Ti. В таком регуляторе имеется возможность оптимизации величины отношения Кр/Ti—min, что обеспечивает управление с минимально возможной среднеквадратичной ошибкой регулирования.
  3. Малая чувствительность к шумам в канале измерения (в отличие от ПИД-регулятора).

ПИД-закон регулирования

Для наиболее ответственных контуров регулирования можно рекомендовать использование ПИД-регулятора, обеспечивающего наиболее высокое быстродействие в системе.

Однако следует учитывать, что это условие выполняется только при его оптимальных настройках (настраиваются три параметра).

С увеличением запаздывания в системе резко возрастают отрицательные фазовые сдвиги, что снижает эффект действия дифференциальной составляющей регулятора. Поэтому качество работы ПИД-регулятора для систем с большим запаздыванием становится сравнимо с качеством работы ПИ-регулятора.

Кроме этого, наличие шумов в канале измерения в системе с ПИД-регулятором приводит к значительным случайным колебаниям управляющего сигнала регулятора, что увеличивает дисперсию ошибки регулирования и износ исполнительного механизма.

Таким образом, ПИД-регулятор следует выбирать для систем регулирования, с относительно малым уровнем шумов и величиной запаздывания в объекте управления. Примерами таких систем является системы регулирования температуры.

ПИД регуляторы позволяют для объектов постоянной времени обьекта (инерционностью) Тис малым транспортным запаздыванием Td<0,2T обеспечить хорошее качество регулирования: рассогласование регулирования E < 1% (от заданной точки), достаточное малое время выхода на режим и невысокую чувствительность к внешним возмущениям. Иногда (в некоторых обьектах регулирования с существенным транспортным запаздыванием), при Td>0,2T ПИД регулятор обладает плохим качеством регулирования. В этом случае хорошие качественные показатели обеспечивают системы управления с моделью объекта.

Следует иметь в виду, что при неточном задании коэффициентов настройки ПИД регулятор может иметь худшие показатели, чем двухпозиционный регулятор и даже перейти в режим автоколебаний. Для типовых П-, ПИ-, ПИД регуляторов известны простейшие аналитические и табличные методы настройки (например методики Циглера-Никольса).

Вопросы настройки П-, ПИ-, ПД-, ПИД-регуляторов расмотрены в разделе Методы настройки регуляторов.