|
| Часть 3. ПД-регулятор |
|
| В предыдущей части мы рассмотрели работу САР с П-регулятором, см. рис. 32. |
| Напомним, что в П-регуляторе сильфон ПОС соединен с атмосферой и используется в качестве противодействующей пружины, дроссель ООС полностью открыт, а с помощью задатчика b можно устанавливать различные зоны пропорциональности регулятора. |
|
| Если прикрыть дроссель ООС, регулятор работает как пропорционально-дифференциальный, ПД-регулятор. |
|
| В регуляторе с такой конфигурацией скорость перемещения правого конца рычага зависит от скорости выравнивания перепада давления сжатого воздуха на дросселе ООС. Чем больше прикрыт дроссель ООС, тем более низкая скорость выравнивания давления. |
| Так как правый конец рычага уравновешивает перемещения левого конца рычага, это свойство регулятора позволяет получать более мощныe регулирующие воздействия в начале переходного процесса. |
| Убедимся в этом, проверив реакцию ПД-регулятора с оптимальной зоной пропорциональности на два различных возмущающих воздействия. |
|
| САР находится в исходном состоянии: уровень воды в баке зафиксирован у заданного значения X0; поток вливающейся воды Y равен потоку выливающейся Z; рычаг находится в положении отмеченном пунктирной линией К1,К3, см. рис.35. |
| Увеличим поток выливающейся воды из бака на величину z1. |
|
| Уровень воды в баке понижается. Левый конец рычага, отслеживая изменение уровня воды, перемещается вниз. Правый конец рычага с меньшей скоростью, по сравнению с П-регулятором, поднимается. |
| Так как уравновешивающее перемещение правого конца рычага запаздывает, зазор сопло-рычаг отмеченный точкой f1 будет достигнут при меньшем отклонении вниз левого конца рычага, см. рис. 35, где: |
| 1, - положение рычага для П-регулятора; |
| 2, - положение рычага для ПД-регулятора. |
|
| Прервемся в этом месте и проверим реакцию регулятора на более мощный поток выливающейся воды из бака. |
|
| Для этого вернемся в исходное состояние и максимально откроем выходной вентиль. Дополнительный поток выливающейся воды обозначим как z2. |
| Уровень воды в баке понижается быстрее и также быстрее опускается левый конец рычага. Теперь, левому концу рычага достаточно переместиться вниз на более короткое расстояние, чтобы величина зазора сопло-рычаг достигла значения отмеченного точкой f1, см. рис. 35 положение рычага под номером 3. |
|
 |
|
| Рис. 35 |
|
| Это стало возможным благодаря неизменной для обоих случаев скорости перемещения правого конца рычага. |
| При перемещении вниз левого конца рычага на расстояние h, что соответствует величине ошибки e, зазор сопло-рычаг будет больше во втором случае. Соответственно, давление сжатого воздуха на выходе реле регулятора будет меньше и регулирующий вентиль откроется больше. |
| Таким образом, с увеличением скорости изменения уровня воды в баке регулятор выдает более мощное регулирующее воздействие при той же величине ошибки или, - реагирует на скорость отклонения. |
|
| Чем ниже скорость изменения уровня воды в баке, тем меньше доля дифференциальной составляющей в общем регулирующем воздействии и поведение ПД-регулятора приближается к поведению П-регулятора. |
|
| Продолжим с того места, где мы прервались, чтобы проверить реакцию регулятора на более мощный выходной поток. |
|
| Итак, в результате понижения уровня воды в баке, левый конец рычага опускается вниз, а правый, “медленно” перемещается вверх. Еще раз обратим внимание на это главное отличие ПД-регулятора от П-регулятора. В П-регуляторе, правый конец рычага “мгновеннo” реагировал на все перемещения левого конца т.е., “мгновенно” выдавал балансирующее движение. В ПД-регуляторе правый конец рычага перемещается с меньшей скоростью из-за выравнивания перепада давления на дросселе ООС и балансирующее действие нарастает постепенно. Благодаря этому, давление на выходе реле в начале переходного процесса меняется быстрее, чем в П-регуляторе и соответственно поток вливающейся воды. |
| Более мощный поток вливающейся воды Y замедляет понижение уровня. Скорость перемещения вниз левого конца рычага уменьшается, тогда как правый конец рычага продолжает перемещаться вверх с прежней скоростью (из-за выравнивания давления на дросселе ООС). |
|
 |
|
| Рис. 36 |
|
| Поток вливающейся воды Y становится равным потоку выливающейся воды Z, см. рис.36, что соответствует положению рычага 1, а затем, в результате инерции САР, поток Y становится больше потока Z, см. рис.36 положение рычага 2. |
| Уровень воды в баке начинает повышаться. Левый конец рычага меняет направление перемещения на противоположное, в то время как правый конец рычага продолжает подниматься. |
| Теперь оба конца рычага перемещаются вверх, зазор сопло-рычаг быстро уменьшается и соответственно уменьшается поток вливающейся воды в бак Y. |
| Поток вливающейся воды Y вновь выходит на величину потока выливающейся воды Z, а затем из-за инерции становится меньше, см. рис.36, положение рычага 3. |
| Положение рычага 3 практически совпадает с положением рычага для П-регулятора. |
| Так как потоки Y и Z близки по величине, уровень воды в баке меняется медленно. |
| Благодаря этому регулятор завершает процесс регулирования как П-регулятор. |
| По окончании переходного процесса рычаг занимает положение 4. |
|