Reguladores automáticos - resumen. Los reguladores automáticos de la velocidad de rotación del regulador PI actúan más rápido que y reguladores, pero más lentos que los P-reguladores

Regulador - Este es un dispositivo que controla la magnitud del parámetro controlado. Los reguladores se utilizan en los sistemas de control automático. Siguen la desviación del parámetro controlado desde el valor especificado y las señales de control de formulario para minimizar esta desviación.

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¿Cómo configurar el regulador PID?

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No enseñamos la teoría del control automático. Damos una metodología de configuración práctica.

Reguladores y sistemas de regulación automática.

Se utilizan una serie de parámetros para clasificar a los reguladores. Considéralos en detalle.

Ley de regulación utilizada (controlador PID, regulador PWM)

En los sistemas de control automático, la P, PI, PID y las leyes de regulación de posiciones se utilizan con mayor frecuencia. A menudo separados por separado Reguladores PWMPero esta es una perilla de reglas de tráfico, cuya salida se convierte en una o dos señales discretas utilizando una modulación vacía de vapor. Además, hay más y más reguladores que implementan las leyes de gestión sobre la base de la lógica difusa difusa regulador.

Tipo de señal de salida de control PID regulador en sistemas de regulación automática.

Los mecanismos ejecutivos de los sistemas de regulación automática pueden tener diferentes tipos de señales de entrada. Por lo tanto, algunos están controlados por una señal analógica unificada 4-20 MA (0-10V), algunos para la regulación Use 1 entrada discreta (por ejemplo, regulador de temperatura en el horno), y algunas son dos entradas discretas (por ejemplo, regulador de presión El par en el dispositivo controla la válvula: se usan dos señales, una para abrir, y la otra para cerrar la válvula). Los iraguladores syeteticales pueden tener que controlar la señal de salida analógica, o una o dos señales discretas para implementar la administración de PWM (Regulador PWM), o una salida discreta que implementa el control de potencia de pulso de fase. Nomenclatura de los dispositivos que ofrecemos para crear. sistemas de regulación automática.Incluye reguladores con salida analógica y salidas discretas que implementan la modulación de latitud y efectiva de la señal de control.

Disponibilidad de salida de relé.

A menudo, en los sistemas de control automáticos del valor del parámetro tecnológico, es necesario no solo administrar, así como debe estar registrado. Para hacer esto, muchos reguladores tienen una salida analógica adicional. Se alimenta de una escala específica la magnitud del parámetro ajustable. Esta salida se puede alentar a ingresar el dispositivo de registro.

Salidas discretas y la posibilidad de su programación.

Si hay una señal de control analógico, el regulador puede tener una o dos señales discretas para implementar las funciones de alarma, protección u otro. Por ejemplo, el controlador de temperatura PID puede generar señales de alarma cuando se libera el parámetro ajustable para los límites especificados.

La presencia de un modelo de software (regulador de temperatura).

A menudo, en los sistemas de control automático, los procesos cíclicos son requeridos por un programa específico para cambiar la configuración de ajuste. Esto utiliza un especificador de software. Los parámetros para evaluar dichos reguladores son el número de pasos del programa, la duración máxima y mínima del paso del programa, la posibilidad de un cambio suave en la tarea en el paso. Por ejemplo, el controlador de temperatura PID y Regulador pid La presión en el sistema de control automático para los cristales de cultivo de la planta tiene programas complejos para cambiar sus tareas.

El número de señales de entrada del sistema de control involucrado en la formación de la señal de control.

A menudo es necesario ajustar cualquier parámetro con la corrección de la señal de control en el valor de otro parámetro (por ejemplo, regulador de flujogas con corrección por temperatura). Otro ejemplo puede ser la implementación de la regulación en cascada.

Tipo de parámetro ajustable

Hay reguladores universales: puede presentar cualquier tipo de señal en la entrada. Con su ayuda, puede hacer los sistemas regulatorios de cualquier parámetro tecnológico. Sin embargo, a menudo, el tipo de parámetro ajustable es rígidamente limitado: regulador de presión, controlador de temperatura, control de nivel, regulador de flujo, etc. Esto se debe al hecho de que se pueden usar varios algoritmos de procesamiento para medir varios tipos de señales. Por lo tanto, el controlador de temperatura sugiere al recibir señales de la compensación del termopar de la temperatura del spa frío y la transformación de la magnitud del TERMO EMF controlado en el valor de la temperatura. En el regulador de flujo, a menudo es necesario aclarar el valor del caudal medido en la presión y la temperatura del medio controlado. Por lo tanto, para simplificar el programa, cosido en el regulador y reducir el producto. Los fabricantes los comparten para su propósito previsto.

Regulación de exactitud

En este parámetro, se pueden distinguir reguladores generales industriales y de precisión. Como ejemplo, se puede traer un controlador de temperatura de precisión.

Disponibilidad de la interfaz de comunicación con otros equipos.

Los sistemas reguladores modernos suelen ser parte de grandes sistemas de control. Para integrar reguladores con otros equipos o implementar una interfaz de usuario fácil de usar en la estación del operador, deben tener una interfaz de comunicación. Los reguladores más simples no tienen medios de conexión. Las interfaces más comunes para la comunicación con el nivel superior son RS-232 y RS-485. Muchos fabricantes implementan su protocolo de intercambio con reguladores, pero el más común, se puede decir estándar, el protocolo Modbus RTU se ha convertido en soporte.

La presencia y calidad de los algoritmos de ajuste automático de los parámetros del sistema de control.

Esta es una característica muy importante para crear un sistema de control automático a un objeto cuyas características dinámicas no se conocen de antemano o varían en el tiempo.

Número de circuitos de control controlados.

Los reguladores más comunes para un contorno. Pero actualmente hay reguladores cada vez más multiputados. Dichos reguladores a menudo le permiten implementar la regulación de los parámetros interconectados.

Reguladores de nutrición

Un parámetro importante es la necesidad de usar 24V DC externos y la presencia de cadenas de alimentación incorporadas.

Contevut Los reguladores de temperatura / termostato están diseñados para funcionar con termopares y resistencia térmica, así como con señales unificadas de corriente y voltaje. Los reguladores: los medidores de temperatura tienen una alta precisión de medición (la clase de precisión no inferior a 0.1). Los controladores de temperatura de la serie Metak admiten la interfaz RS-485, por lo que se usan ampliamente como metros, alarmas y reguladores en sistemas SCADA distribuidos.

2 Controlador automático El controlador automático es un conjunto de dispositivos con los cuales el valor del valor ajustable se mantiene automáticamente con una u otra precisión con respecto al valor especificado. La dependencia μ \u003d F σ en modo inestable se llama la ley de la regulación del regulador donde σ \u003d tecd - tzad: la señal de desajuste μ es la ley de mover la puerta del cuerpo regulador de la hora de la regulación. Características dinámicas del regulador como un enlace dinámico ...

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2.2 regulador automático

1. El regulador automático es un conjunto de dispositivos con los que automáticamentesoportado El valor del valor ajustable con una u otra precisión.en relación con el valor especificado.

Dependencia μ \u003d f (σ ) en modo no identificado se llama la regulación del regulador de la ley;donde σ \u003d (t tech - ) - La señal de desajuste, μ es la ley de mover la puerta del cuerpo regulador,t - tiempo. Aquí:

T tek. - el valor actual del parámetro ajustable;

T culo - El valor especificado del parámetro ajustable.

Característica dinámicase considera regulador como un enlace dinámico. siempre En las siguientes coordenadas:

Dependiendo de la ley del reglamento.los reguladores son lineales y no lineales.

Actualmente, el papel de los reguladores realiza controladores programables. La ley del Reglamento está programada en ellos.(La mayoría de las veces - Ley PID).

Clasificación de reguladores lineales.

1. Regulador P (proporcional);
2. Y regulador (integral);
3. Regulador PI (proporcional a la integral (isodrómico));
4. Reguladores con prevención (con anticipación):
   • Regulador de PD;
   • Regulador pid

De reguladores no linealesel más popular Regulador de posición.

Considere el significado de la ley del regulador sobre el ejemplo de la temperatura SAR del producto objetivo en el intercambiador de calor.Este esquema ya es conocido por nosotros. Esta es una desviación SAR. Aquí σ es una señal del desajuste de 90º - 100º \u003d -10 ºС \u003d Σ. La ley del regulador (controlador) del regulador define la naturaleza del movimiento de la puerta del cuerpo regulador en una nueva posición.

En la ubicación del regulador (controlador) en este esquema seráponer alternativamente los reguladores lineales. y observaremos cómo el efecto regulatorio μde cada ley de regulación afecta la naturaleza del movimiento de la puerta del cuerpo regulador.

Regulador p

Este es un regulador, cuyo μproporcionalΣ, es decir.

μ \u003d - kσ.

Cuando el valor de entrada de σ está saltando a (-10 ºС), la válvula del regulador entra en una nueva μ: la posición del salto (Fig. 2.10).

Fig. 2.10. La ley de regulación del regulador P.

Dignidad Dicha regulación: el organismo regulador se está moviendo rápidamente a una nueva posición, es decir, Alta velocidad reguladora (t - tiempo).

Desventaja : Hay una desviación residual, es decir,. Hay algún error de regulación.

Y regulador

Este es un regulador, cuyo μ es proporcional a la integral σ

Cuando la magnitud de entrada está saltando a (-10 ° C), el obturador de órgano de ajuste se ralentiza lentamente en una nueva posición (Fig.2.11).

Fig. 211. La Ley de Regulación y Regulador.

Dignidad : Falta de desviación residual del parámetro ajustable del valor especificado.

Desventaja : Baja tasa de ajuste, es decir, El obturador en una nueva posición se mueve lentamente.

Regulador PI

eso coneccion paralela Dos reguladores anteriores (P y y - Reguladores). Este reguladorcombina momentos positivos P y y-reguladores. El regulador PI (Fig. 2.12), el efecto de regulación μ mueve la navación en proporción a la desviación del parámetro σ y la desviación integral σ.

donde: k, t y - Configuración del regulador. Como vemos, la fórmula de esta ley es la suma de las dos fórmulas anteriores. La válvula de la autoridad reguladora es parte del camino tendrá lugar.Ley p , y la parte restante - lentamente Y la ley.

Fig.2.12. La ley de regulación del regulador PI.

Reguladores con prevención.

Regulador PD

Este es un regulador de este tipo (Fig.2.13), en el que la señal de salida μ es proporcional a la señal de entrada σ y derivadodσ / dt, es decir,

Fig.2.13. La ley de regulación del regulador PD.

Derivado Dσ / DT caracteriza la tendencia del cambio (desviaciones) del valor ajustable.La magnitud y la señal de exposición del derivado permiten al regulador.cómo prever De qué manera y cuantose desviaría Valor ajustable bajo la acción de esta perturbación.Esta previsión le permite al regulador predecir su impacto posible la desviación del valor ajustable. Como resultado, se completa el proceso regulatorio.en un tiempo más corto.

Primero, el obturador está saltando del punto A a Punto en (P - Ley), es decir, Más de lo necesario, luego rebota al punto B (acción diferencial) y permanece en esta posición.

Regulador pid.

Tiene 3 padres: regulador P, y regulador, regulador de PD. En consecuencia, 3 fórmulas se pliegan. (Fig.2.14.)

Aquí: k, t y, t d - Configuraciones que se pueden configurar manualmente.

Fig.2.14. La ley de regulación del regulador PID.

PID - La ley se utiliza en todos los controladores. Primero, el obturador está saltando del punto A a Punto en (P - Ley), es decir, Más de lo necesario, luego rebota al punto B (acción diferencial), y luego el obturador se mueve lentamente a la posición final (y - la ley). Como resultado, se completa el proceso regulatorio.en un tiempo más corto y con un error de control más pequeño.

DE Ar continuo e interrumpido

En la acción continua SAR, con un cambio continuo en el parámetro ajustable, el regulador se mueve continuamente.

En un SAR interrumpido con un cambio continuo en el parámetro ajustable, la autoridad reguladora se mueve diferente. En consecuencia, el automóvil de la acción interrumpida se divide en: Pulso SAR, relé SAR (posicional).

En los SARS pulsados, con un cambio continuo en el parámetro ajustable, el organismo regulador afecta el objeto con los impulsos individuales. El período de alternancia del pulso se establece forzado.

En Relay SAR, la Autoridad Reguladora actúa solo cuando un valor ajustable que cambia continuamente alcanza un cierto valor o ciertos valores. Caso privado de Relay SAR - SAR de dos posiciones. Por ejemplo, un cambio en la temperatura en la sauna por tiempo τ en el rango de dos configuraciones (90-110)0 C (fig.1.2). Como cuerpo regulador, el par de contacto se usa para encender y apagar el bronceado. El regulador tiene solo 2 posiciones: el par de contacto está encendido y apagado.

Fig.1.2. Cambiando la temperatura en la sauna por tiempo τ.

En la práctica, los objetos con varios parámetros ajustables se encuentran con mayor frecuencia. Por ejemplo, en el dispositivo es necesario mantener una presión constante y al mismo tiempo un cierto modo de temperatura. Cuando el SAR de varios parámetros está interconectado a través deobjeto, dicho SAR se llaman sistemas de regulación relacionados.

Regulador de posición

En los reguladores posicionales, los efectos reglamentarios hacen que el obturador funcione solo bajo ciertas desviaciones del parámetro ajustable desde el valor especificado. El regulador del regulador posicionable puede ocupar un número limitado de ciertas posiciones. Moverse de una posición a otra ocurre instantáneamente. Un ejemplo es el par de contactos (autoridad reguladora) para encender el bronceado en la sauna. El regulador: el par de contacto tiene solo 2 posiciones (incl., Apagado,). Los reguladores de dos posiciones más comunes. Cuando se utiliza un SAR de dos posiciones, el parámetro ajustable realiza oscilaciones sinusoidales desafortunadas (Fig.2.15).

Fig.2.15. La ley de regulación del controlador del regulador de dos posiciones.

Realidad en las características dinámicas de las unidades SAR.

1. C. kachkov no sucede (todo sucede en el tiempo) (regulador PID).

2. En los gráficos deben tener en cuenta el retraso (puro (transporte) - τ0; CCIitivo - τ e)

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1. Reguladores automáticos y leyes de regulación.

Regulador automático El dispositivo se llama en sistemas de control automáticos (ACR) manteniendo el valor tecnológico de un objeto, que caracteriza el proceso en él aproximadamente el valor especificado al influir en el objeto.

Un valor predeterminado puede tener un valor constante (en sistemas de estabilización) o cambiar de acuerdo con un programa específico (en sistemas de regulación de software).

El diagrama de bloques del regulador se puede representar como un conjunto de dos elementos (Fig. 1): el elemento de la comparación 1 y el elemento 2 que forman el algoritmo (ley) de la regulación.

En el elemento de comparación 1 se producen dos señales. w. y w. ZD, proporcional, respectivamente, los valores actuales y predeterminados del valor ajustable. Señal w. Está formado por el transductor de medición y la señal. w. Dispositivo de salud o software.

La señal de desajuste

(1)

entra en el elemento 2, que produce la señal de salida del regulador, dirigida al actuador.

Los reguladores pueden ser directos y reversa. Si con el aumento w. acerca de w. Producción de salud u. Aumenta, el regulador tiene una característica directa, y si disminuye, entonces la retroalimentación. La transición de una característica directa a la inversa y viceversa en los reguladores se lleva a cabo utilizando un interruptor especial.

La retroalimentación negativa en el circuito cerrado de la ACR se forma aplicando los reguladores con una característica recta o inversa.

Regulación de la ley Es la relación entre el cambio en el valor de salida del regulador. u. y la corriente de desajustamiento w. y w. Valores ZD del valor ajustable.

Según la ley del reglamento, los reguladores analógicos se dividen en diferencial proporcional, proporcional e integral, proporcional-diferencial y proporcional.

2. Reguladores proporcionales.

La ley de regulación del regulador proporcional tiene la forma.

(2)

dónde - el coeficiente de transmisión (amplificación) del regulador; u. Magnitud de 0 tendido del regulador en el momento inicial del tiempo.

La relación de transmisión del regulador. es el parámetro Configuración del regulador. Cambiando , puede cambiar el grado de impacto del regulador al objeto.

DE

el esquema trucural del regulador P representa un enlace con un gran coeficiente de ganancia
(k.\u003d 1000040000), aumentando la retroalimentación negativa por un enlace amplificador con el coeficiente k. JEFE.

La función de transferencia del regulador P mostrado en la FIG. 2, igual

(3)

De la expresión (3) se puede ver que cuanto menor sea el coeficiente k. OS (grado de influencia de la retroalimentación negativa), mayor será el valor de salida del regulador con cierta falta de coincidencia.

Características dinámicas del regulador P con un cambio de paso en la señal de entrada y varios valores k. P se muestran en la FIG. 3.

De acuerdo con la ecuación (2), la señal de salida del regulador para las dependencias 1 y 2 será igual a:

(3)

A
Las ventajas de un regulador proporcional deben atribuirse a su aleatoriedad (o velocidad). Esto se expresa en el hecho de que su valor de salida varía simultáneamente con el cambio en el valor de entrada. El valor óptimo del parámetro de configuración del regulador, ya que para otros reguladores, se determina mediante el proceso de transición seleccionado de ACR, los parámetros de calidad de control especificados y se establece dependiendo de las propiedades del objeto de control.

La desventaja del regulador P es que cuando se trabaja en un contorno cerrado de la ACR, el regulador no devuelve el valor ajustable al valor especificado, y conduce a una nueva posición de equilibrio con un error estático de regulación del coeficiente de transmisión proporcional. sobre el canal "efecto perturbador - valor ajustable" e inversamente proporcional k. pag. Incrementar k. P Cuando se trabaja en objetos con demora conduce a un modo de operación inestable de la ASR.

3. Reguladores proporcionales e integrales.

El valor de salida de los reguladores integrales proporcionales (reguladores de PI) cambia bajo la influencia de la suma de los dos componentes: proporcional e integral.

La ley de regulación de los reguladores de PI con entornos independientes se describe por igualdad:

, (4)

dónde k. P es el coeficiente de transmisión del regulador;

T. Y - tiempo de integración.

En sentido físico T. Y, este es el momento durante el cual el cambio en la señal de salida del regulador en la acción del componente integral alcanza un cambio gradual de su valor de entrada.

PI-Controller tiene dos configuraciones - k. PI. T. y.

Las características dinámicas del regulador PI (Fig. 4) representa la suma de componentes proporcionales e integrales.

De la imagen está claro que con el aumento. T. U El grado de exposición al componente integral disminuye.

El circuito estructural regulador PI con ajustes independientes se muestra en la FIG. cinco.

PAG
la función de trazo de este regulador se describe por la ecuación.

En la industria, los reguladores con entornos dependientes (reguladores isodrómicos) son ampliamente utilizados, la ecuación de la dinámica de la dinámica:

, (6)

dónde k. P-Cifiencia de la transmisión del regulador;

T. De la extensión del isodroma del regulador.

PAG

en el significado físico T. A partir de este tiempo, durante el cual, durante un cambio de paso en el valor de entrada, la magnitud de salida del regulador bajo la acción del componente integral cambia al mismo valor que en la acción de un componente proporcional.

Las características dinámicas del regulador isodrómico se muestran en la FIG.6.

DE

el esquema trucural del regulador isodrómico se presenta en la FIG. 7.

La función de transferencia del esquema estructural reducido está en la igualdad.

Denotado mediante k. P, consigue

Los reguladores PI en comparación con los reguladores de P tienen menos velocidad. Al mismo tiempo, debido a la falta de un error estático al trabajar en un circuito ASR cerrado, proporcionan una mejor regulación. Esto se determina por el hecho de que el componente integral del regulador será válido hasta que el desajuste sea igual a cero.

4. Advanters

Los reguladores con anticipación (con un efecto derivado) incluyen reguladores proporcionalmente diferenciales y proporcionalmente integrales-diferenciales (PD y PID).

La ley de regulación del regulador de PD con ajustes independientes se describe por la ecuación.

, (8)

dónde - Tiempo de diferenciación.

Características dinámicas del regulador de PD descrito por la ecuación (8) cuando la señal de entrada cambia varían con una velocidad constante en su entrada , presentado en la FIG. ocho.

La ecuación del controlador PD con la configuración dependiente tiene una vista

, (9)

dónde T. P es la prima del tiempo.

En sentido físico T. P muestra que en comparación con el componente proporcional de la magnitud de la salida del regulador u. n valor de salida u. PD alcanza los mismos valores de la época avanzada igual T. n. Esto se aplica desde que se muestra en la FIG. 9 características dinámicas del regulador descrito por la ecuación del altavoz 9.

NORTE.
y la fig. 10. Se da un diagrama de bloques del regulador PD con ajustes dependientes.

La función de transferencia del regulador de PD con un esquema tan estructural es igual a

La ley de regular el controlador PID con ajustes independientes tiene una vista

(11)

(12)

DE

el diagrama tructural del controlador PID con los parámetros dependientes se muestra en la FIG. once.

La función de transferencia de dicho regulador se describe por la ecuación

Describiendo el rendimiento del regulador PID, se debe tener en cuenta que si los efectos de los componentes integrales y diferenciales son los mismos, su velocidad se está acercando a la velocidad del regulador P. Si el efecto del componente diferencial es mayor que el impacto del componente integral, el regulador actuará más rápido que el regulador P. En el caso de un mayor efecto del componente integral del rendimiento del controlador PID se acercará a la velocidad del regulador PI.

Cuando se trabaja en un circuito de ACR cerrado, la inserción del componente diferencial en la ley regulatoria causa una disminución en la velocidad de cambio de valor ajustable, una disminución en el tiempo de regulación y error de control dinámico, así como un error de control integral.

Las ecuaciones de la dinámica, los parámetros de configuración, las características transitorias y sus gráficos para varios tipos de reguladores se dan en la tabla. uno.

5. Reguladores y controladores.

Cuando se utilizan automatización de producciones químicas y tecnológicas. reguladores y Controladores.

Los reguladores son hardware con una estructura funcional rígida que garantiza la implementación de la ley del reglamento.

Controladores: dispositivos informáticos especializados que aseguran la implementación de la ley de regulación programáticamente. Al cambiar el programa, el algorobloque del controlador implementa el algoritmo de control seleccionado.

Los reguladores pueden ser neumáticos o eléctricos, y los controladores son eléctricos.

En los reguladores neumáticos, cambiar las señales de entrada y salida está en el rango de 20100 kPa. En los reguladores del sistema "Inicio", PI y PID, las leyes de regulación con entornos independientes se están implementando. En estos reguladores, el valor del coeficiente de transmisión llamado la proporcionalidad se utiliza como uno de los parámetros de configuración.

(14)

El límite de proporcionalidad muestra, en qué rango la señal de entrada del regulador cambia cuando su señal de salida cambia de 0 a 100%. Caracteriza el grado de retroalimentación negativa en un regulador proporcional. Cuanto más pequeño, cuanto mayor sea el impacto del regulador en el objeto.

Los reguladores y controladores eléctricos utilizan los siguientes rangos de cambio de señal: 0-5 MA; 0-20 mA; 4-20 MA y 0-10 V.

Los controladores eléctricos y los algoritmos para regular los controladores de microprocesadores de control se describen mediante leyes con entornos dependientes.

La presencia de un cierto rango de la señal de salida del regulador causa su limitación por magnitud. Por lo tanto, en el caso de un desajuste significativo o al establecer ciertos valores de la configuración, la señal de salida del regulador recibirá valores límite.

Tabla 1. Ecuaciones y características de los reguladores analógicos.

Regulación de la ley		La ecuación de los oradores	Parámetros de pegado
			k. P - Coeficiente de transmisión
Con ajustes independientes			k. P - Coeficiente de transmisión T. Y - tiempo de integración
			k. P - Coeficiente de transmisión T. D - tiempo de diferenciación
			k. P - Coeficiente de transmisión T. Y - tiempo de integración T. D - tiempo de diferenciación
Con ajustes dependientes			k. P - Coeficiente de transmisión T. Desde - tiempo isodroma
			k. P - Coeficiente de transmisión T. P - tiempo premium
			k. P - Coeficiente de transmisión T. Desde - tiempo isodroma T. P - tiempo premium
Transicionalimprimación		Tabla de características de transición.