Podział regulatorów: I. Regulatory elektroniczne: II. Regulatory bezpośredniego działania: III. Regulatory dwustawne i trójstawne:

Transkrypt

1 REGULATORY CK68

2 Nie można wyświetlić połączonego obrazu. Plik mógł zostać przeniesiony lub usunięty albo zmieniono jego nazwę. Sprawdź, czy łącze wskazuje poprawny plik i lokalizację. 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.

3 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:

4 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

5 Charakterystyka regulatora proporcjonalnego Sygnał e(t) jest wymuszeniem skokowym podanym na wejście regulatora. Odpowiedź regulatora stanowi sygnał yp(t), kp jest współczynnikiem wzmocnienia regulatora.

6 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.

7 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.

8 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.

9 Charakterystyka regulatora proporcjonalno-całkowego Czas Ti odpowiada takiej wartości przy której sygnał wyjściowy regulatora uzyskuje wartość 2kpe, dlatego często jest określany mianem "czasu zdwojenia".

10 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

11 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.

12 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.

13 Charakterystyka odpowiedzi skokowej regulatora proporcjonalno-całkującoróżniczkującego

14 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 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.

15 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.

16 . 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.

17 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.

18 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 kn/m2, średnice zaworów są rzędu 40 mm, zmiana poziomu o mm powoduje pełne przestawienie zaworu.

19 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.

20 Schemat ten przedstawia jedynie ideę działania regulatora dwupołożeniowego.

21 Charakterystyka regulacji

22 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.