REGULATORY Adrian Baranowski Tomasz Wojna

Regulator automatyczny jest urządzeniem, którego zadaniem jest sterowanie procesem . W układach z ujemnym sprzężeniem zwrotnym regulator wyznacza zadaną wartość wielkości sterującej na podstawie uchybu regulacji, czyli różnicy pomiędzy wartością pomierzoną a wartością zadaną tej wielkości Regulatory dzielimy na : 1. Regulator proporcjonalny P 2. Regulator całkujący I 3. Regulator proporcjonalno-całkujący PI 4. Regulator proporcjonalno-różniczkujący PD 5. Regulator proporcjonalno–całkująco-różniczkujący PID

REGULATOR PROPORCJONALNY P Regulatory proporcjonalne P wytwarzają sygnał sterujący, który w każdej chwili czasu jest proporcjonalny do wartości sygnału uchybu regulacji. Schemat elektroniczny. G(s)=k Współczynnik wzmocnienia tego regulatora uzależniony jest od wartości rezystancji R1 i R2 i wynosi Kp=R2/R1

Sygnał e(t) jest wymuszeniem skokowym podanym na wejście regulatora . Odpowiedź regulatora stanowi sygnał yp(t), kp – jest współczynnikiem wzmocnienia regulatora. Przy większym niż 20% zakresie zmian sygnału wejściowego regulator wejdzie w nasycenie. Charakterystyka regulatora proporcjonalnego

Regulator całkujący I G(s)=k/st Regulatory całkujące wytwarzają sygnał sterujący będący całką sygnału uchybu regulacji. Regulatory typu I stosuje się wtedy gdy regulator typu P nie zapewnia utrzymywania zgodności wartości wielkości regulowanej z wartością zadaną, jeżeli na układ działają zakłócenia. Regulator całkujący posiada istotną wadę min. Powoduje znaczne wydłużenie (w stosunku do układu z regulatorem proporcjonalnym) czasu regulacji oraz także łatwo prowadzi do niestabilności układu, w którym pracuje. G(s)=k/st Schemat elektroniczny.

Jak widać z przedstawionej charakterystyki sygnał wyjściowy regulatora narasta w czasie. W początkowej fazie pracy może być zbyt mały aby zlikwidować uchyb regulacji. Dlatego regulatory całkujące nadają się do likwidowania zakłóceń długotrwałych i długookresowych. Charakterystyka regulatora całkującego.

Regulator proporcjonalno-całkowy PI Dzięki zastosowaniu w regulatorach typu PI elementu całkującego, uchyb ustalony w układach z takimi regulatorami może by sprowadzony do zera. Czas regulacji w układach z regulatorami typu PI jest wprawdzie dwukrotnie większy niż w układach z regulatorami typu P, ale jest znacznie krótszy niż w układach z regulatorami typu I. G(s)=k(1+1/sTi) Schemat elektroniczny.

Czas Ti odpowiada takiej wartości przy której sygnał  ypi uzyskuje wartość dwukrotnie większą niż w regulatorze typu P. Jest to tzw. czas zdwojenia który odpowiada stałej czasowej całkowania.. Charakterystyka regulatora proporcjonalno-całkowego

Regulator proporcjonalno-różniczkowy PD G(s)=k(1+sTd) Charakterystyka regulatora PD Regulator PD jest zalecany w sytuacjach szybkich zmian sygnałów zakłócających. Część D zwiększa korekcyjne działanie regulatora w momencie narastania błędu i działa stabilizująco. Umożliwia to wzmocnienie korekcji proporcjonalnej, a część całkująca była by w takiej sytuacji co najmniej niepotrzebna. Zadaniem regulatora jest porównanie wielkości regulowanej z wielkością zadaną wytworzenie wielkości sterującej, oddziaływującej na obiekt sterowania tak aby błąd regulacji był jak najmniejszy takie ukształtowanie własności dynamicznych układu regulacji, aby układ ten spełniał wymagania, czyli żeby był stabilny i zapewnił odpowiednią jakość regulacji w stanie ustalonym i przejściowym przy ograniczeniach nałożonych na przebieg sygnału sterującego.

Regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący PID W wyniku sumowania sygnałów wyjściowych tych regulatorów uzyskuje się regulator uniwersalny, likwidujący bardzo dobrze zarówno zakłócenia krótko- jak i długotrwałe. Nie zaleca się jednak stosowania go w układach z silnymi szumami (krótkie, losowe zakłócenia np. przy regulacji poziomu cieczy), ze względu na możliwość wzmacniania tych szumów. G(s)=k(1+1/sTi+sTd) Schemat elektroniczny.

Charakterystyka odpowiedzi skokowej regulatora proporcjonalno-całkująco-różniczkującego