Классификация автоматических регуляторов.

В промышленных системах регулирования под действием возмущающих воздействий регулируемая величина отклоняется от заданного значения. Регулятор должен компенсировать это отклонение. Большое разнообразие технологических процессов обусловливает значительное число автоматических регуляторов.

По виду регулируемой величины различают регуляторы температуры, расхода, уровня, давления, скорости, влажности и т. д. По конструктивному исполнению регуляторы подразделяются па приборного типа и регуляторы, выполненные по агрегатному и элементному принципам.

В регуляторах приборного типа измерительное устройство, элемент сравнения, задатчик, усилитель и другие элементы скомпонованы в одном корпусе. В регуляторах, построенных по агрегатному и элементному принципам, измерительное устройство и задатчик выполнены обычно отдельно от других элементов. В регуляторах, построенных по элементному принципу, каждому функциональному действию соответствует один или группа элементов. Например, элемент сравнения, усилитель и элементы, формирующие закон регулирования.

По роду действия автоматические регуляторы подразделяются на регуляторы прерывистого и непрерывного действия. Регуляторами прерывистого действия называются такие, регулирующий орган которых перемещается только при достижении непрерывно изменяющейся регулируемой величиной определенных заданных значений. Регуляторами непрерывного действия называются такие, регулирующий орган которых при непрерывном изменении регулируемой величины изменяется непрерывно.

По способу действия различают регуляторы прямого и косвенного действия. Регуляторами прямого действия называют такие, регулирующий орган которых приводится в действие энергией регулируемой среды. Эти регуляторы не требуют посторонней энергии, и регулирующий орган в них конструктивно объединен с измерительным устройством. Регуляторами косвенного (непрямого) действия называются такие, регулирующий орган которых приводится в действие энергией, подводимой от постороннего источника. По виду подводимой энергии регуляторы косвенного действия подразделяются на пневматические, электрические и гидравлические.

Основной характеристикой регулятора является характеристика действия, или закон регулирования, под которым понимают вид математической зависимости между входной и выходной величинами регулятора. Законы регулирования подразделяются па линейные и нелинейные.

Из регуляторов с нелинейными законами регулирования в химической промышленности применяют двух- и трехпозиционные регуляторы (П3-регуляторы).

Регуляторы с линейными законами регулирования подразделяются на интегральные (И-регуляторы), пропорциональные (П-регуляторы), пропорционально-интегральные (ПИ-регуляторы), пропорционально-дифференциальные (ПД-регуляторы) и пропорционально-интегральные-дифференциальные (ПИД-регуляторы).

Позиционные регуляторы

Автоматические регуляторы, регулирующий орган которых может занимать ограниченное число определенных положений, называются позиционными. Они относятся к группе регуляторов прерывистого действия. Чаще всего применяют двух- и трехпозиционные регуляторы.

Затвор регулирующего органа двухпозиционных регуляторов может занимать только два положения — открытое или закрытое. Перемещение регулирующего органа из одного положения в другое происходит при достижении регулируемой величиной заранее установленного (заданного) значения и осуществляется скачкообразно. Регулирующий орган трехпозиционных регуляторов кроме двух крайних имеет еще одно среднее положение, что способствует более плавному изменению управляемой величины.

Интегральные регуляторы (И-регуляторы)

Интегральными называют такие регуляторы, одному и тому же значению регулируемой величины которых могут соответствовать различные положения регулирующего органа.

Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы)

Пропорциональными называют такие регуляторы, отклонение регулируемой величины которых от заданного значения вызывает перемещение регулирующего органа на величину, пропорциональную величине этого отклонения.

Пропорциональные регуляторы могут применяться для регулирования процессов, протекающих в объектах как обладающих, так и не обладающих самовыравниванием.

Системам автоматического регулирования с П-регуляторами свойственно наличие статической ошибки, т. е. остаточного отклонения регулируемой величины. Величина этого отклонения тем больше, чем больше изменение регулируемой величины и чем больше предел пропорциональности. Увеличивая коэффициент усиления регулятора, можно уменьшить статическую ошибку регулирования, однако полностью устранить ее нельзя.

Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы)

Пропорционально-интегральными называются регуляторы, изменение выходной величины которых пропорционально как изменению входной величины, так и интегралу ее изменения.

Для улучшения статических свойств ПИ-регуляторов их обратная связь осуществляется не по положению регулирующего органа, как в П-регуляторах, а по скорости его перемещения, где используется гибкая обратная связь. Такая связь работает только в переходном режиме регулирования.

Таким образом, аналогично И-регулятору ПИ-регулятор поддерживает постоянное значение регулируемой величины независимо от нагрузки объекта, при отклонении ее от заданного значения в начальный момент времени переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения (как П-регулятор), а затем будет продолжать перемещение регулирующего органа до исчезновения статической ошибки (за счет гибкой обратной связи), т. е. приведет регулируемую величину к заданному значению.

Регуляторы с предварением

Регуляторы с предварением бывают двух видов: ПД-пропорционально-дифференииальные и ПИД-пропорционально-интегрально-дифференциальные.

ЛД-регулятором (пропорциональным регулятором с предварением) называют такой регулятор, регулирующее воздействие которого пропорционально отклонению регулируемой величины и скорости этого отклонения. Поскольку скорость изменения входной величины является ее производной и характеризует тенденцию ее изменения, воздействие регулятора, пропорциональное производной, как бы предваряет значительные отклонения регулируемой величины.