REGULATORY

REGULATORY
CK68
Nie można wy świetlić połączonego obrazu. Plik mógł zostać przeniesiony lub usunięty albo zmieniono jego nazwę. Sprawdź, czy łącze wsk azuje poprawny plik i lok alizację.
Zadania regulatorów
Regulatory są to urządzenia techniczne, służące do wytworzenia sygnału
sterującego na podstawie uchybu regulacji, to znaczy różnicy między
wartością zadaną sygnału regulowanego a wartością aktualnie
zmierzoną.
Podział regulatorów:
I. Regulatory elektroniczne:
1. Regulator proporcjonalny P
2. Regulator całkujący I
3. Regulator proporcjonalno-całkujący PI
4. Regulator proporcjonalno-różniczkujący PD
5. Regulator proporcjonalno–całkująco-różniczkujący PID
II. Regulatory bezpośredniego działania:
1. Regulatory temperatury
2. Regulatory ciśnienia
3. Regulatory strumienia
4. Regulatory poziomu
III. Regulatory dwustawne i trójstawne:
REGULATOR PROPORCJONALNY
P
Regulatory proporcjonalne P wytwarzają sygnał sterujący, który w
każdej chwili czasu jest proporcjonalny do wartości sygnału uchybu
regulacji.
G(s)=k
Schemat elektroniczny.
Współczynnik wzmocnienia tego regulatora uzależniony jest od
wartości rezystancji R1 i R2 i wynosi Kp=R2/R1
Charakterystyka regulatora
proporcjonalnego
Sygnał e(t) jest wymuszeniem skokowym podanym na
wejście regulatora . Odpowiedź regulatora stanowi sygnał yp(t),
kp – jest współczynnikiem wzmocnienia regulatora.
Regulator całkujący I
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.
G(s)=k/sT
Schemat elektroniczny.
Charakterystyka regulatora
całkującego.
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.
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.
Charakterystyka regulatora
proporcjonalno-całkowego
Czas Ti odpowiada takiej wartości przy której sygnał wyjściowy
regulatora uzyskuje wartość 2kpe, dlatego często jest określany
mianem "czasu zdwojenia".
Regulator proporcjonalnoróżniczkowy PD
Regulator PD jest zalecany w sytuacjach szybkich zmian sygnałów
zakłócających. Część różniczkująca zwiększa korekcyjne działanie
regulatora w momencie narastania błędu i działa stabilizująco.
G ( s ) = k (1 + sTd )
Schemat elektroniczny
Charakterystyka regulatora PD
Z charakterystyki widać, że w odpowiedzi na pojawiający się uchyb
regulacji e(t) następuje gwałtowny wzrost sygnału wyjściowego y(t),
który następnie samoczynnie maleje.
Regulator proporcjonalnocałkująco-różniczkujący PID
W wyniku sumowania sygnałów wyjściowych tych regulatorów
uzyskuje się regulator uniwersalny, likwidujący bardzo dobrze
zarówno zakłócenia krótko- jak i długotrwałe.
G(s)=k(1+1/sTi+sTd)
Schemat elektroniczny.
Charakterystyka odpowiedzi skokowej
regulatora proporcjonalno-całkującoróżniczkującego
Regulator temperatury
Rozróżnia się dwa rodzaje rozwiązań. W przypadku pierwszym
czujnik temperatur jest umieszczony wewnątrz zaworu i dzięki
zmianie swych wymiarów powoduje przesuwanie grzybka
względem gniazda. W drugim przypadku czujnik jest wykonany
w postaci termometru manometrycznego dostarczającego
ciśnienia dla sprężystego mieszka, którego denko wprawia w
ruch trzpień zaworu regulacyjnego. Typowe dane omawianej
grupy regulatorów temperatury są następujące: zakres
regulowanej temperatury 30 – 130 °C, szerokość zakresu na
ogół rzędu 10 °C, długość linii pomiarowej nie przekracza 3
metrów. Regulatory wykonuje się z zaworami otwieranymi lub
zamykanymi przy wzroście temperatury. Pozycja czujnika może
być pionowa, pozioma lub ukośna.
Regulator ciśnienia
Regulatory te są przeznaczone do stabilizacji ciśnienia w rurociągach lub
zbiornikach. Elementami pomiarowymi są najczęściej membrany. W
prostych konstrukcjach ta sama membrana służy zarówno do realizacji
pomiaru, jak i jego nastawiania. Układy bardziej złożone mają oddzielne
zadajniki ciśnień (również działania bezpośredniego) i oddzielne zawory
membranowe, nie mające sprężyn zwierających.
.
Rysunek przedstawia schemat reduktora utrzymującego stałe ciśnienie gazu na
wyjściu bez względu na wartość ciśnienia zasilania oraz ilość pobieranego gazu.
Przy wzroście ciśnienia gazu na wyjściu reduktora, zwiększa się nacisk gazu na membranę 2,
co powoduje uginanie jej i zamykanie zaworu dwugniazdowego 1, zmniejszając w ten sposób
przepływ gazu (ciśnienie spada). Przy spadku ciśnienia sytuacja jest odwrotna
Przedstawiony powyżej regulator nie ma możliwości nastawienia żądanej wartości ciśnienia.
Można byłoby ustawiać to ciśnienie zmieniając nacisk sprężyny 3.
Regulator przepływu
Najczęściej stosowanymi elementami pomiarowymi są tu tłoki lub
membrany ze sprężyną zwracającą. W typowym regulatorze natężenia
przepływu ciecz, która na kryzie pomiarowej wyciętej w ściance tłoka
wytwarza spadek ciśnienia, związany dla małych wahań w przybliżeniu
wartością proporcjonalną z przyrostami natężenia przepływu. Wzrost
natężenia przepływu powoduje zwiększenie działającej z góry ku dołowi
różnicy ciśnień, co wywołuje zmniejszenie średnicy otworu odpływowego,
a tym samym ograniczenie natężenia przepływu. W stanie równowagi siła
pochodząca od ciśnienia jest równoważona przez sprężynę zwracającą.
Ścięty ukośnie cylinder mogący obracać się o pewien kąt względem tłoka
oraz dźwignia obrotowa służą do zmiany powierzchni przepływowej kryzy,
co umożliwia nastawianie różnych wartości żądanych natężeń przepływu.
Regulator poziomu
Regulatory te najczęściej jako człon pomiarowy mają pływak,
głównie ze względu na jego prostą budowę. Jednak w przypadku
zbiorników ciśnieniowych powstają trudności spowodowane
potrzebą dobrych uszczelnień i jednocześnie małego tarcia w
miejscach wprowadzeń dźwigni i trzpienia zaworu. Przykładowa
konstrukcja to pływak, który za pośrednictwem dźwigni przestawia
trzpień zaworu regulacyjnego. Komory pływakowe oraz zawory
regulatorów poziomu są zazwyczaj obliczone na ciśnienie rzędu
1500 – 200 kN/m2, średnice zaworów są rzędu 40 mm, zmiana
poziomu o 80 – 100 mm powoduje pełne przestawienie zaworu.
Regulatory dwustawne
Regulatory dwupołożeniowe zalicza się do najprostrzych rodzajów
regulatorów. posiadają one dwa stany stabilne oznaczane jako:
1 - włączony
0 - wyłączony
Ze względu na małą dokładność regulacji wykorzystywane są tam,
gdzie duża dokładność nie jest wymagana (sprzęt gospodarstwa
domowego) lub tam gdzie duża dokładność regulacji nie jest
wskazana np. przy sterowaniu pracą pomp, sprężarek, agregatów
chłodniczych. Z racji swojej prostoty są jednocześnie tanie i
niezawodne.
Schemat ten przedstawia jedynie ideę działania regulatora
dwupołożeniowego.
Charakterystyka regulacji
Regulatory trójstawne
Regulatory trójpołożeniowe posiadają trzy stany stabilne, stanowią więc
rozwinięcie regulatorów dwupołożeniowych. Wykorzystywane są np. do
regulacji kierunku obrotów silników elektrycznych (obroty prawe, obroty
lewe, stop), w urządzeniach klimatyzacyjnych (nagrzewanie, chłodzenie,
wyłączone) itp.