Меню

Релейный регулятор позиционные регуляторы



Позиционные (релейные) регуляторы

Позиционные (релейные) регуляторы

Позиционные регуляторы бывают:

Двухпозиционнымназывается регулятор, в котором в зависимости от значения регулируемого параметра регулирующий орган может занимать только два фиксированных положения: открыто или закрыто, (включено или выключено).

Закон регулирования двухпозиционного регулятора:

µ=1 при G GЗД (отключено).

Переходной процесс регулирования – изменение регулируемого параметра во времени в процессе регулирования.

Вид переходного процесса двухпозиционногорегулирования представлено ниже:

а) двухпозиционное регулирование без зоны нечувствительности;

б) двухпозиционное регулирование с зоной нечувствительности

а)

б)

Закон регулирования двухпозиционного регулятора с зоной нечувствительности:

µ = 1 при G GЗД — ∆/2 .

(G – значение регулируемого параметра; GЗД – заданное значение регулируемого параметра; μ – положение регулирующего органа.)

Двухпозиционные регуляторы с зоной нечувствительности (неоднозначности) имеют единственный параметр настройки − величину зоны нечувствительности ∆. С увеличением зоны нечувствительности качество регулирования ухудшается, но уменьшается число срабатывания аппаратуры. Под качеством регулирования понимают величину отклонения регулируемого параметра от заданного значения GЗД.

Трехпозиционные регуляторы.

Трехпозиционным называется регулятор, у которого в зависимости от значения регулируемого параметра регулирующий орган может занимать помимо двух крайних положений еще одно среднее положение.

Закон регулирования трехпозиционного регулятора:

Трехпозиционные регуляторы имеют существенное преимущество по сравнению с двухпозиционными регуляторами. Если при значении μСР можно установить равенство притока и оттока вещества или энергии в объекте, т.е. при µСР QПР = QРАСХ, то значение регулируемого параметра G практически не будет изменяться, т.е. будет находиться вблизи заданного значения GЗД

Динамическая характеристика пропорционального регулятора

Если на регулятор нанести ступенчатое возмущение, то регулирующий орган перемещается практически мгновенно на величину ∆μ – это свидетельствует о том, что П-регуляторы обладают высоким быстродействием.

Чем меньше настраиваемый параметр регулятора D (предел пропорциональности), тем более колебательным будет переходной процесс и тем меньше по величине будет статическая ошибка регулирования ∆Gст.

Переходной процесс регулирования

Апериодический переходной процесс

Переходной процесс с 20%-м перерегулированием

Колебательный затухающий переходной процесс

С понижением предела пропорциональности D колебания переходного процесса увеличиваются и увеличивается соответственно время регулирования. При D

Ts-время перемещения регулирующего органа, является единственным параметром настройки И-регулятора.

Динамическая характеристика И-регулятора

Пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы

Закон регулирования ПИД-регулятора:

где — пропорциональная, — интегральная, — дифференциальная составляющие.

ПИД-регуляторы имеют 3 параметра настройки:

— D – предел пропорциональности (изменяется от 5% до 3000%);

-Тi – время изодрома (5 сек — 100 мин);

Тд – время предворения (5 сек — 10 мин).

ПИД закон регулирования дает лучшие качества регулирования по сравнению с другими законами.

Читайте также:  Регулятор прижимного усилия матриц

∆у — максимальное динамическое отклонение, tР — время переходного процесса (время регулирования) – чем меньше эти величины, тем лучше качество регулирования.

Автоматические регуляторы

Пневматические регуляторы

Широко используются на химическом производстве.

Достоинства:

1. Абсолютно пожаро-взрывобезопасносны;

2. Простота конструкций;

3. Низкая стоимость;

4. Достаточная надежность работы в тяжелых производственных условиях;

5. Возможность организации на их основе сложных АСР.

Недостатки:

1. Низкое быстродействие;

2. Сравнительно небольшие расстояния для передачи пневматических сигналов (до 300 м);

3. Требуется специальное питание сжатым воздухом. Сжатый воздух должен быть тщательно очищен и осушен с давлением 1,4 кгс/см 2 или 140 кПа ± 10%.

Элементная база пневмоавтоматики основывается на элементах УСЭППА – (универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики).

Из стандартных элементов собирают различные устройства пневмоавтоматики, в том числе функциональные блоки, регуляторы, вычислительные устройства и измерительные преобразователи.

Рассмотрим основные элементы УСЭППА:

1. Постоянный дроссель;

2. Регулируемый дроссель;

3. Пневматическая емкость;

4.

Дроссельный сумматор.

Дроссельный сумматор предназначен для суммирования давлений с одновременным умножением на коэффициенты.

Элементы сравнения

Предназначены для сравнения двух или четырех входных сигналов и формируют на выходе дискретные сигналы 0 или 1.

А, Б, В, Г- камеры образованные мембранами с жестким центром; Р1, Р2 — входные давления воздуха; РВЫХ – выходной сигнал.

Трехмембранный элемент сравненияна два входа состоит из четырех камер, ограниченных секциями корпуса и блоком трех мембран, связанных между собой штоком и закрепленных по периметру. Площадь средней мембраны превышает крайних. Жесткие центры крайних мембран, служат заслонками сопл в камерах А и Г. Камеры А и Г сообщены между собой. Воздух питания через верхнее сопло поступает в камеру Г . Через нижнее сопло камера А сообщается с атмосферой. Давление в камерах А и Г – выходной сигнал элемента сравнения РВЫХ. Входные сигналы Р1и Р2подаются в камеры В и Б.

Блок сравнения находится под воздействием сил, развиваемых давлениями в камерах элемента сравнения. Мембраны обладают малой жесткостью и поэтому даже при рассогласовании входных давлений, равном 150 – 200 Па, суммарное усилие достаточно для перемещения блока мембран в одно из крайних положений.

При Р1 Р2, то есть давление в камере В больше чем в камере Б, результирующая сила будет направлена вниз, и мембранный блок опустится. Сопло в камере А при этом закроется и перекроет линию выхода воздуха в атмосферу, а сопло в камере Г откроется, и воздух питания, поступая в камеры А и Г, сформирует на выходе элемента сравнения сигнал 1.

Читайте также:  Реостат как регулятор оборотов

Исполнительные устройства

Выполняют команды регуляторов.

Исполнительные устройства (ИУ) включают два основных элемента:

1) регулирующий орган;

2) исполнительный механизм (ИМ)

Они предназначены для непосредственного показания управляющих воздействий на объект управления. Сигналы управляющих воздействий на ИМ подаются от автоматических регуляторов или от управляющей вычислительной машины УВМ.

Классификация ИМ:

По конструкции регулирующего органа:

Источник

Релейный регулятор позиционные регуляторы

Проанализировав закон трехпозиционного регулирования (2.1), можно сделать вывод о том, что четыре переменных допускают варьирование в достаточно широких пределах: ширина зоны нечувствительности (параметр A), а также значения верхней (), средней (Uср) и нижней () позиций. Следовательно, все они подходят для использования в качестве параметров настройки. Все трехпозиционные регуляторы должны иметь возможность настройки ширины зоны нечувствительности. На практике чаще всего применение находят регуляторы трех типов:
— с фиксированными позициями и настройкой ширины зоны нечувствительности;
— с фиксированными верхней и нижней позициями и настройкой средней позиции и ширины зоны нечувствительности;
— с возможностью настройки всех трех позиций и ширины зоны нечувствительности.
Чем больше параметров настройки имеет регулятор, тем сложнее его конструкция, а также, возможно, и конструкция исполнительного устройства, и тем сложнее его настраивать.
Настройка средней позиции. Регулирующее воздействие в средней позиции обычно выбирают так, чтобы оно было равно нагрузке объекта. Применительно к системе на рис. 2.2,б, регулирующее воздействие в средней позиции следует выбирать таким, чтобы обеспечить равенство Jпр = Jст.
Найти такое значение средней позиции можно по статической характеристике объекта регулирования (кривая 1 на рис. 2.5).

На графике статической характеристики проводят горизонтальную линию заданного значения Xзд до пересечения с кривой 1, и из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Полученное на этой оси значение регулирующего воздействия используют в качестве значения средней позиции трехпозиционного регулятора Uср.

Источник:
Дубровский И. И. Теория и практика применения позиционных законов регулирования в химической технологии / И. И. Дубровский, В. Л. Лукьянов, В. З. Магергут. – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2012. – 192 с.

Источник

Позиционные регуляторы

Работают по принципу «вкл. – выкл.».Непрерывному изменению входной величины в них соответствует скачкообразное изменение выходного сигнала.

Их реализация осуществляется с помощью контактных и бесконтактных релейных элементов. Бывают двухпозиционные, трехпозиционные и реже многопозиционные регуляторы.

Рассмотрим статические характеристики этих регуляторов.

Читайте также:  Паяльники для микросхем с регулятором температуры

Структурная схема двухпозиционного регулятора

а) без зоны неодназначности б) с зоной неодназначности

Двухпозиционные регуляторы настраиваются таким образом, чтобы значения y и e отсчитывались в приращениях от условного равновесного состояния объекта регулирования, соответствующего расчетным значениям y о и e о, принятым за начало отсчета. Аналитически статические характеристики можно записать следующим образом: а) y = y max при e > 0 б) y = y max при e ³ d ;

y = — y max при e d de/dt y = — y max при e £ -d ;

Из этих выражений и рисунков видно, что двухпозиционные регуляторы постоянно оказывают на объект регулирования воздействия отличные от значений необходимых для равновесного состояния системы (когда e = 0). В результате АСР с таким регулятором будет работать в автоколебательном режиме и ее переходный процесс будет колебательным в окрестностях ее равновесного состояния. Настраиваемая зона неоднозначности в них называется зоной возврата.

Статические характеристики трехпозиционных регуляторов выглядят следующим образом: а) без зоны неодназначности б) с зоной неодназначности

D нч — зона нечуствительности.

Здесь имеется устойчивое нейтральное положение.

Аналитически статические характеристики выглядят следующим образом:

а) y = y max при e ³ d б) y = y max при e ³ d 2

при d 1 2 и

y = 0 при — d 0 при — d 1 2 и

при — d 2 1 и

y = — y max при e £ -d y = — y max при e £ -d 2

при — d 2 1 и

Из этих выражений и рисунков следует, что трехпозиционные регуляторы имеют устойчивое состояние ( y = 0) в окрестностях равновесного состояния системы (когда e = 0), определяемых зоной нечувствительности и зоной неоднозначности. Если при очередном переключении регулятора в состояние y = 0 , отклонение регулируемой величины не будет выходить за зону нечувствительности регулятора, то в этом состоянии система регулирования может оставаться бесконечно долго. В системе не будет автоколебательных процессов (не подгорают контакты, увеличивается срок службы).

Позиционными эти регуляторы называются потому, что регулирующий орган занимает в двухпозиционных регуляторах два положения (позиции) – открыто – закрыто, а в трехпозиционных три положения: открыто, закрыто и промежуточное.

Многопозиционный регулятор можно представить как несколько двух позиционных регуляторов с разными уставками их срабатывания и соединенных последовательно.

Статическая характеристика будет выглядеть следующим образом:

Позиционные регуляторы несложны по конструкции, надежны в работе, просты в обслуживании и настройке. Их применяют на объектах с малым инерционным запаздыванием. Часто встраивают во вторичные приборы.

Настроечные параметры: зона возврата и зона нечувствительности.

Источник