Астатические регуляторы. 
Основы автоматики и автоматизация процессов

Автоматические регуляторы, у которых при отклонении регулируемой величины от заданного значения регулирующий орган перемещается со скоростью, пропорциональной этому отклонению, называются астатическими. Закон регулирования астатического регулятора выражается уравнением.

где у — регулирующее воздействие; х — сигнал рассогласования; к — параметр настройки регулятора. На рис. 3.23 показана схема астатического регулятора давления прямого действия, в котором чувствительным и управляющим элементом является мембрана. Силу, противодействующую перемещению мембраны 1 и плунжера 2 вниз, создает масса груза 3. Груз подвешен к свободному концу рычага 4, имеющего точку опоры 5. Другой конец рычага скреплен со штоком регулирующего органа. Плунжер может находиться в равновесии лишь при условии равенства моментов сил, создаваемых давлением среды над мембраной.

Рис. 3.23. Астатический (И) регулятор давления прямого действия.

а — схема; 6 — график действия и весом груза 3. При постоянной массе груза перемещение плунжера зависит только от изменения давления среды над мембраной.

Давление над мембраной, при котором моменты сил равны, соответствует заданному. При уменьшении (увеличении) давления плунжер будет перемещаться вверх (вниз) до тех пор, пока давление не станет равным заданному. На рис. 3.23, б представлена кривая переходного процесса при регулировании астатическим регулятором.

Статические регуляторы.

Статическим или пропорциональным П (рис. 3.24) называется такой регулятор, величина перемещения регулирующего органа которого пропорциональна отклонению регулируемого параметра. Пропорциональная зависимость достигается за счет действия жесткой обратной связи. Закон регулирования П-регулятора выражается уравнением.

где к_р — коэффициент передачи (усиления), являющийся параметром настройки регулятора.

Рис. 3.24. Статический (П) регулятор давления прямого действия.

а — схема; б — график действия.

Изодромные регуляторы.

Закон регулирования изодромного, или ПИ-регулятора, может быть выражен в виде.

где Г_и — время упругой обратной связи, или время изодрома. Действие изодромного регулятора можно рассматривать как совместное действие статического П-регулятора и астатического И-регулятора.

На рис. 3.25 показана кривая переходного процесса изодромного регулятора. Изодромный регулятор применяют при быстро и резко меняющихся нагрузках.

Пропорционально-дифференциальные регуляторы.

Закон регулирования пропорционально-дифференциальных ПД-регуляторов выражается уравнением:

где Г_д — время предварения. Благодаря дифференциальной составляющей качество процесса регулирования с ПД-регулятором улучшается по сравнению с П-регулятором (рис. 3.26).

Рис. 3.25. Переходный процесс изодромного (ПИ) регулятора.

Рис. 3.26. Переходный процесс пропорционально-дифференциального (ПД) регулятора.

Рис. 3.27. Переходный процесс для ПИД-регулятора.

Пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД-регуляторы).

Действие ПИД-регулятора можно рассматривать как совместное действие статического Пи астатического И-регуляторов с дополнительным воздействие по скорости изменения регулируемой величины. Закон регулирования ПИД-регулятора записывается в виде:

где статический коэффициент передачи к, время изодрома Г_и и время предварения Г_д являются параметрами настройки регулятора. Характеристика действия ПИД-регулятора представлена на рис. 3.27.

Данные по современным промышленным регуляторам фирмы «ОВЕН» приведены в каталогах [7, 10].