Пропорциональное регулирование

Из-за жесткой обратной связи П- регулятор не имеет возможности привести к заданному значению регулируемый параметр при изменении нагрузки на объект. Данное явление получило название остаточной неравномерности регулирования, она оценивается степенью неравномерности (пределом пропорциональности) - диапазон изменения входной величины регулятора, выраженный в процентах от максимального интервала, в пределах которого изменение входной величины приводит к изменению выходной величины регулятора от одного крайнего значения до другого:

(26)

Который и является параметром настройки П –регулятора. Значение пределов пропорциональности может изменяться и устанавливаться в широких пределах, от двух до нескольких тысяч процентов. На рисунке 22 приведено семейство статических характеристик П –регулятора при разных значениях δ. При δ=100% изменению входной величины «y» регулятора на 1% диапазона ее изменения соответствует изменение выходной величины «x» на 1% диапазона ее изменения.

При крутой статической характеристике (δ<100%) пропорциональная зависимость между величинами x и y наблюдается только внутри границ предела пропорциональности. Значениям параметра за границами предела пропорциональности соответствуют либо максимальное, либо минимальное значения х. При δ=0% П –регулятор работает как двухпозиционный. Если δ>100% полное изменение входного сигнала приводит к частичному изменению величины х. Последняя, не достигает ни одного крайнего значения. При δ=∞ изменение входа y вообще не приводит к изменению выходной величины. Таким образом, степень влияния входной величины П –регулятора на выходную возрастает с уменьшением значения предела пропорциональности.

Рисунок 22

Чем больше К_р, тем круче статическая характеристика, тем меньше статическая погрешность (рисунок 23). При К_р=0 (линия 0) отклонение текущего значения параметра от заданного значения не вызывает никакого перемещения затвора регулирующего органа. Это равносильно отсутствию регулятора, и возмущение компенсировано быть не может. При К_р=∞ (линия 3) П-регулятор не давал бы статической погрешности (ε_∞=0). Практически такой регулятор реализовать нельзя. Коэффициент усиления регулятора не должен превышать некоторого максимального допустимого значения. Пропорциональный регулятор воздействует на рабочий орган тем сильнее, чем больше отклонение регулируемого параметра от заданного значения.

Рисунок 23

Отсюда следует, что избавиться от недостатка, присущего пропорциональному закону – статической погрешности – принципиально невозможно. Можно уменьшить статическую ошибку регулирования, увеличивая К_р. Однако при этом уменьшается и устойчивость системы. Поэтому при выборе значения К_р следует учитывать оба обстоятельства.

Если на вход П -регулятора подать гармонические колебания, то выходная величина его изменяется по гармоническому закону без запаздывания. Амплитуда выходных колебаний в К_р раз отличается от амплитуды входных колебаний.

П -регуляторы могут применяться для управления объектами с самовыравниванием и без самовыравнивания при небольших изменениях нагрузок, если технологическим режимом допустимо остаточное отклонение параметра от заданного значения (статическая ошибка).

ДостоинствоП – регуляторов – простота и быстродействие, а так же малая динамическая ошибка в начале переходного процесса. САУ с таким регулятором обладают устойчивостью.

Недостаток – установившаяся статистическая ошибка, приводящая к остаточному отклонению регулируемого параметра.