Основы автоматического регулирования
ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ. ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
3.4.2 Структурные схемы непрерывных регуляторов

  В данном разделе приведены структурные схемы непрерывных регуляторов с аналоговым выходом - рис.3.19, с импульсным выходом - рис.3.20 и с ШИМ (широтно импульсным модулированным) выходом - рис.3.21. В процессе работы система автоматического регулирования АР (регулятор) сравнивает текущее значение измеряемого параметра Х, полученного от датчика Д, с заданным значением (заданием SP) и устраняет рассогласование регулирования E (Е=SP-PV). Внешние возмущающие воздействия Z также устраняются регулятором. Работа приведенных структурных схем отличается методом формирования выходного управляющего сигнала регулятора. Непрерывный регулятор с аналоговым выходом Структурная схема непрерывного регулятора с аналоговым выходом приведена на рис.3.19. Выход Y регулятора АР (например, сигнал 0-20мА, 4-20мА, 0-5мА или 0-10В) воздействует через электропневматический преобразователь Е/Р сигналов (например, с выходным сигналом 20-100кПа) или электропневматический позиционный регулятор на исполнительный элемент К (регулирующий орган).

Рисунок 3.19 - Структурная схема регулятора с аналоговым выходом

где:

АР – непрерывный ПИД-регулятор с аналоговым выходом,

SP – узел формирования заданной точки,

PV=X – регулируемый технологический параметр,

Е – рассогласование регулятора,

Д – датчик,

НП – нормирующий преобразователь (в современных регуляторах является входным устройством)

Y – выходной аналоговый управляющий сигнал

Е/Р - электропневматический преобразователь,

К – клапан регулирующий (регулирующий орган).

    Непрерывный регулятор с импульсным выходом Структурная схема непрерывного регулятора с импульсным выходом приведена на рис.3.20. Выходные управляющие сигналы регулятора - сигналы Больше и Меньше (транзистор, реле, симистор) через контактные или бесконтактные управляющие устройства (П) воздействуют на исполнительный элемент К (регулирующий орган).

Рисунок 3.20 - Структурная схема регулятора с импульсным выходом

где:

АР – непрерывный ПИД-регулятор с импульсным выходом,

SP – узел формирования заданной точки,

PV=X – регулируемый технологический параметр,

Е – рассогласование регулятора,

Д – датчик,

НП – нормирующий преобразователь (в современных регуляторах является входным устройством)

ИМП - импульсный ШИМ модулятор, преобразующий выходной сигнал Y в последовательность импульсов со скважностью, пропорциональной выходному сигналу: Q=|Y|/100.

Сигналы Больше и Меньше – управляющие воздействия,

П – пускатель контактный или бесконтактный,

К – клапан регулирующий (регулирующий орган).

     Непрерывный регулятор с ШИМ (широтно импульсным модулированным)выходом Структурная схема непрерывного регулятора с ШИМ (широтно импульсным модулированным) выходом приведена на рис.3.21. Выходной управляющий сигнал регулятора (транзистор, реле, симистор) через контактные или бесконтактные управляющие устройства (П) воздействуют на исполнительный элемент К (регулирующий орган). Непрерывные регуляторы с ШИМ выходом широко применяются в системах регулирования температуры, где выходной управляющий симисторный элемент (или твердотельное реле, пускатель) воздействуют на термоэлектрический нагреватель ТЭН, или вентилятор.

Рисунок 3.21 - Структурная схема регулятора с ШИМ выходом

где:

АР – непрерывный ПИД-регулятор с импульсным ШИМ выходом,

SP – узел формирования заданной точки,

PV=X – регулируемый технологический параметр,

Е – рассогласование регулятора,

Д – датчик,

НП – нормирующий преобразователь (в современных регуляторах является входным устройством)

ШИМ - импульсный ШИМ модулятор, преобразующий выходной сигнал Y в последовательность импульсов со скважностью, пропорциональной выходному сигналу: Q=|Y|/100.

П – пускатель контактный или бесконтактный,

К – клапан регулирующий (регулирующий орган).