Релейное регулирование

Релейные системы автоматического регулирования относятся к категории систем регулирования прерывистого действия. По своему принципу действия релейные системы вследствие нелинейной характеристики релейных элементов являются нелинейными системами. В релейных системах замыкание и размыкание цепи регулирования происходит в зависимости от значения регулируемой величины. Эти моменты времени заранее не известны и поэтому не могут быть заданы извне.

Релейные системы автоматического регулирования можно разделить на релейные астатические и позиционные. В астатических прерывистых релейных системах контур обратной связи периодически замыкается и размыкается с помощью реле. Позиционные регуляторы обеспечивают перемещение регулирующего органа в одно из фиксированных положений или позиций. По количеству возможных позиций различают двух-, трех-, и многопозиционные . Автоматические регуляторы, у которых при непрерывном изменении входной величины регулирующий орган занимает ограниченное число определенных, заранее известных, положений называются позиционными.Широкое распространение получили двух и трех позиционные регуляторы, у которых выходной сигнал имеет соответственно два и три фиксированных значения. Переход из одного состояния в другое происходит в моменты, когда сигнал рассогласования достигает определенных значений. Статическая характеристика двухпозиционного регулятора показана на рис. 48.

Рисунок 48

Его параметрами настройки является зона неоднозначности (зн) и дискретные значения выходного сигнала регулятора (Х_мах, Х_мин). Рабочим режимом двухпозиционной САР являются непрерывные колебания регулируемой переменной около заданного значения в пределах, определяемых технологическим регламентом. Поэтому показателями качества работы этих САР являются амплитуда и частота колебаний регулируемой переменной. Зона нечувствительности(рисунок 49) — это величина изменения уровня при его повышении или понижении, которая требуется для стержня с поплавком, чтобы перевести электрический выключатель с положения «ВКЛ» в положение «ВЫКЛ» или наоборот.

Недостатки позиционных САР – наличие автоколебаний, невысокая точность регулирования. Их рекомендуют использовать для объектов, у которых соотношение между временем запаздывания управляющего канала объекта и его постоянной времени не превышает 0,2 (τ/Т ≤ 0,2).

На рис. 5 показаны графики изменения регулируемой величины (1) и выходной величины регулятора, полученные при исследовании двухпозиционной САР методом математического моделирования. Амплитуда колебаний составляет 5 условных единиц, а период колебаний – 30 условных временных единиц.

Рисунок 49

Переходный процесс в системе с двухпозиционным регулированием при поддержании постоянной температуры является автоколебательным (рисунок 50). Показателями автоколебательного режима являются амплитуда и частота или период автоколебаний

Рисунок 50

Величина определяет точность процесса регулирования параметра: чем она больше, тем ниже точность и наоборот. Частота автоколебаний характеризует интенсивность переключений, срабатываний исполнительного устройства, что в конечном счете, сказывается на показателях надежности системы. Из этих соображений при прочих равных условиях в процессе синтеза системы или при ее настройке величину стараются минимизировать. Кроме того, знание параметров автоколебаний в ряде случаев позволяет определить условия устойчивости системы.