|
| Часть 2. П-регулятор |
|
| Один из возможных вариантов преобразования ПИД-регулятора показан на рис. 31. |
| Здесь, задатчик зоны пропорциональности b и дроссель ООС полностью открыты, а трехходовой кран повернут в положение при котором сильфон ПОС соединяется с атмосферой. |
| ПИД-регулятор превращается в пропорциональный, П-регулятор. |
| На рис. 32 изображена САР с П-регулятором. |
|
| Как осуществить подстройку уровня, мы рассмотрим в конце второй части*, а на данный момент принимается, что уровень воды в баке находится у заданной отметки X0 и количество воды вливающейся Y равно количеству воды выливающейся Z. |
|
 |
|
| Рис. 32 |
|
| Выведем САР из равновесного состояния и для этого откроем больше выходной вентиль. Дополнительный поток выливающейся воды обозначим как z1. |
| Уровень воды в баке понижается и трубка Бурдона сжимаясь, перемещает вниз левый конец рычага. |
| Зазор сопло - рычаг увеличивается; давление в нижней камере [10] уменьшается; подвижное седло клапана [4] смещается вниз, открывая проход в камеру [9]; давление сжатого воздуха в камере [7] понижается. |
| Пониженное давление сжатого воздуха сжимает сильфон ООС и правый конец рычага перемещается вверх. Расстояние на которое перемещается правый конец рычага несколько меньше расстояния на которое переместился левый конец рычага. |
|
 |
|
| Рис. 33 |
|
| На каждое перемещение левого конца рычага следует практически мгновенное, уравновешивающее перемещение правого. |
| В результате, зазор сопло-рычаг плавно увеличивается и пропорционально зазору открывается регулирующий вентиль. |
| Процесс регулирования прекратится, когда потоки Y и Z сравняются по величине. Уровень воды в баке стабилизируется у новой отметки. |
| На рис. 33 положение рычага по завершении процесса регулирования обозначено номером 1, а пунктирной линией К1,К3 отмечено первоначальное положение рычага. |
| Как видно из рисунка, левый конец рычага занял более низкое по сравнению с исходным положение, переместившись вниз на расстояние h. Так как величина h пропорциональна отклонению регулируемой величины, в наличии неизбежная при пропорциональном регулировании ошибка e. |
| В разобранном примере было осуществлено регулирование с широкой зоной пропорциональности, т.е. регулирование с максимальной величиной ошибки и длительностью переходного процесса. Графики переходного процесса показаны на стр. 2, рис.4. |
|
| Как и в случае с поплавковым регулятором, можно улучшить показатели переходного процесса уменьшив зону пропорциональности регулятора. |
| Для этого несколько прикроем задатчик зоны пропорциональности b, представляющий собой трехходовой вентиль. |
| Больше воздуха стравливается в атмосферу и в тоже время, меньше поступает через входное отверстие задатчика. |
| В результате, перепад давления сжатого воздуха между входом и выходом задатчика b или между выходом реле и сильфоном ООС увеличивается, уравновешивающее действие сильфона ООС уменьшается и зазор сопло-рычаг при котором зафиксировано равенство потоков Y и Z может быть достигнут при меньшем отклонении вниз левого конца рычага, см. рис. 35, положение рычага 2 . |
| При этом, из-за инерции регулятора и объекта регулирования более заметным становится эффект перерегулирования. |
|
| На рис. 34, показаны графики переходного процесса для П-регулятора с оптимальной зоной пропорциональности. |
|
 |
|
| Рис. 34 |
|
| Oтставание входного регулирующего воздействия от регулируемой величины вследствие инерции регулятора обозначено Тзап. Регулирующее воздействие П-регулятора "отслеживает" с запаздыванием изменение регулируемой величины и как бы занимается ее преследованием. |
| Также как и в случае с поплавковым регулятором можно выйти в режим автоколебаний. |
|
| Напомним, что САР находится в состоянии равновесия, если все перемещения рычага относительно сопла не выходят за пределы зоны нечувствительности реле регулятора и поток вливающейся воды равен потоку выливающейся воды. |
|
| *Чтобы подстроить или поменять значение уровня воды в баке, необходимо повернуть лимб задатчика уровня. |
| Планка с соплом переместятся в новое положение, зазор сопло-рычаг изменится и соответственно этому изменится давление сжатого воздуха на выходе реле. В зависимости от величины выходного давления, регулирующий вентиль откроется больше (или прикроется). Поток вливающейся воды Y увеличится (или уменьшится) и вследствие этого нарушится равновесное состояние САР. Уровень воды в баке начнет меняться. |
| В дальнейшем, регулятор работает в последовательности рассмотренной выше (с учетом в какую сторону меняется регулируемый параметр). |
|
| Можно усмотреть аналогию в работе простейшего поплавкового регулятора и пневматического. |
| И в том и другом регуляторе величина управляющего воздействия пропорциональна расстоянию на которое перемещается левый конец рычага. |
|