Rys Schemat blokowy obiektu regulacji

Transkrypt

1 43 8. Regulaory 8.. Mejsce rola regulaora w ułaze regulacj Ja wyna z rozważań w rozzale 7, obey regulacj mają o la welośc wejścowych ozałujących na san welośc wyjścowej, obserwowany jao san zmennej rocesowej y m PV. Jeną z ych welośc wejścowych jes welość serująca, ozosałe welośc wejścowe są raowane jao załócena. Welość serująca wyorzysywana jes o urzymywana welośc wyjścowej obeu regulacj na ożąanym ozome; umożlwa aże omensację neożąanych wływów welośc załócających na welość wyjścową. Zwyle obe regulacj ma jeną omnującą welość załócającą, n. w obece na rys. 7.0 aą weloścą jes zmana oboru woy gorącej. Schema bloowy obeu regulacj z jeną weloścą załócającą oazany jes na rys. 8.. Ja wcześnej wsomnano, jao obe regulacj w sense aaraurowym rauje sę ne ylo urzązene, w órym realzowany jes roces echnologczny ransmancja G ob lecz aże zesół wyonawczy ransmancja zaewnający oływ o częśc rocesowej srumena maerałów lub energ oraz rzeworn omarowy ransmancja G generujący sygnał y m PV. W zależnośc o charaeru ozaływana załócena na obe, wzros welośc załócającej może owoować wzros warośc welośc wyjścowej obeu albo jej malene są na ogólnym schemace obeu regulacj rzy węźle sumacyjnym rzy ln oznaczającej ozaływane załócena umeszczony jes zna. Schema na rys. 8. rzesawa obe, w órym wzros sygnału serującego u owouje wzros sygnału wyjścowego y m ransmancja y m / u jes oana. Schema ułau regulacj z am obeem rzesawa rys Uła regulacj, jes obwoem z ujemnym srzężenem zwronym. G zw Rys. 8.. Schema bloowy obeu regulacj

2 44 Rys Schema ułau regulacj z obeem regulacj o oanej ransmancj W sane usalonym ułau rzy zerowej ochyłce regulacj, regulaor ownen generować sygnał serujący o warośc u, owoujący wyserowane zesołu wyonawczego zaewnające uzysane założonej warośc welośc regulowanej. Warość u sygnału serującego, oreślana jao un racy obeu regulacj, jes jeną z nasaw regulaora. Pojawene sę oanej warośc ochył regulacj e w wynu zwęszena warośc zaanej w lub zmnejszene warośc welośc regulowanej sowoowanego załócenem owouje wzros welośc serującej u w onsewencj oczewane zwęszene warośc welośc regulowanej lub wzros warośc welośc regulowanej omensujący wływ załócena na roces. Analogczne w rzyau wysąena ochył o warośc ujemnej. Sosób szałowana zman welośc serującej u o ojawenu sę ochył regulacj zależy o właścwośc zasosowanego regulaora. W rzyau regulaorów analogowych o załanu cągłym, właścwośc regulaora oreśla jego ransmancja oeraorowa G r u, 8. e rzy czym u u. 8.2 u W rayce soyane są obey regulacj, w órych wzros sygnału serującego u owouje malene sygnału wyjścowego y m ransmancja / u jes ujemna. Najczęścej ae zachowane obeu sowoowane jes y m wyorzysanem zesołu wyonawczego o zw. załanu owronym - rys. 8.3b wzros sygnału serującego u owouje zmnejszene oływu o obeu maerału lub energ. Schema bloowy ułau regulacj z obeem regulacj o ujemnej ransmancj co wyraża zna mnus rzy rawym węźle sumacyjnym rzesawa rys. 8.4.

3 45 a b Rys Przyła zesołu wyonawczego o załanu rosym a owronym b Aby uła regulacj z obeem o ujemnej ransmancj załał rawłowo zgone z zasaą ujemnego srzężena zwronego, należy zmenć na rzecwny w sosunu o ułau z rys. 8.2 zna ochył regulacj. W ułaze regulacj na rys. 8.4 wrowazaną o regulaora ochyłą regulacj e jes zaem różnca welośc regulowanej warośc zaanej e y w 8.3 m co rzyjęo raować jao efncję ochył regulacj. Dzałane regulaora w ułaze wg rys. 8.4, w órym ochyła regulacj jes wyznaczana zgone z zależnoścą 8.3 nazywane jes załanem rosym lub normalnym lub sróowo załanem N z ang. normal, załane ja w ułaze wg rys załanem owronym lub rewersyjnym lub sróowo załanem R z ang. rever. W rzyau regulaora o załanu normalnym wzros welośc merzonej y m owouje wzros warośc sygnału wyjścowego u regulaora. Rys Schema ułau regulacj z obeem o ransmancj ujemnej Przeszałcene schemau ułau regulacj wg rys. 8.4 o osac ja na rys. 8.5 umożlwa rzesawene obeu regulacj w sense aaraurowym jao jenego blou o ransmancj G ob, co uława analzę właścwośc ułau regulacj jao ułau ylo wóch elemenów słaowych: obeu regulacj regulaora.

4 46 Rys Przeszałcony schema ułau regulacj z obeem o ransmancj ujemnej a rzeworzony schema rzesawa sę zwyle w osac ja na rys. 8.6a. Analogczne osęowane w sosunu o ułau wg rys. 8.2 rowaz o uzysana schemau ja na rys. 8.6b. Rys Uroszczone schemay bloowe ułau regulacj: a z obeem o ransmancj ujemnej z regulaorem o załanu rosym, b z obeem o ransmancj oanej z regulaorem o załanu owronym A węc, obe regulacj o oanej ransmancj oeraorowej wymaga użyca regulaora o załanu owronym, obe o ransmancj ujemnej regulaora o załanu rosym. Właścwośc regulaora są jenym z głównych czynnów ecyujących o charaerze właścwoścach całego ułau regulacj. Dlaego zaana wymagana sawane ułaow regulacj maja ecyujący wływ na obór rozaju regulaora.

5 Klasyfacja regulaorów Klasyfację regulaorów rzesawa rys Uwzglęna ona la najbarzej sonych ryerów ozału regulaorów. Pozał regulaorów na analogowe cyfrowe wyna z rozaju sygnałów rzewarzanych w regulaorze. Regulaory analogowe rzewarzają ylo sygnały analogowe oraz algorym ch załana realzuje sę wyorzysując właścwośc sayczne ynamczne analogowych elemenów ynamcznych. Regulaor cyfrowy rzewarza sygnały cyfrowe ja analogowe oraz realzuje algorym załana na roze cyfrowej zn. wyorzysywane jes oowene orogramowane ozwalające na realzację zasanego w osac formuły maemaycznej algorymu załana regulaora. Sygnały wyjścowe zarówno regulaorów analogowych ja cyfrowych mogą być cągłe ja necągłe ysrene. Regulaory z sygnałem necągłym mogą być wusawne zw. 2P rójsawne zw. 3P. Rys Klasyfacja regulaorów Właścwośc ynamczne regulaorów, eermnujące sosób szałowana sygnału wyjścowego regulaora o wływem sygnału wejścowego, oreślane są jao algorym racy regulaora lub algorym regulacj. Najczęścej sosowanym w rayce rzemysłowej algorymem regulacj jes zw. algorym PID ang. Prooronal Inegral Dervave, j. algorym roorcjonalno całująco-różnczujący. Algorym en jes realzowany rzez regulaory serown rzemysłowe racujące z wyorzysanem zarówno sanarowych sygnałów cągłych ja sygnałów necągłych. Porzez oowene usawene aramerów, regulaor o algoryme PID może realzować

6 48 rossze algorymy: P, PI, PD. Głównym rzemoem alszych rozważań są właścwośc regulaorów o załanu cągłym, realzujące algorym PID. Pozał na regulaory bezośrenego załana regulaory o załanu ośrenm zwązany jes z ochozenem energ nezbęnej o załana regulaora. Regulaory bezośrenego załana ne wymagają zaslana; realzują swój algorym w wynu ozaływana urzązena omarowego welośc regulowanej. Regulaory o załanu ośrenm musza być zaslane energą; w zależnośc o nośna ej energ mogą o być regulaory eleryczne, neumayczne lub hyraulczne. Przyła regulaora analogowego o załanu ośrenm oazano na rys Jes o regulaor hyraulczny z zw. rurą srumenową. Jego weloścą wyjścową jes ołożene łoczysa słowna hyraulcznego. y m Rys Regulaor hyraulczny o załanu ośrenm Ze wzglęu na rzeznaczene rozróżna sę regulaory unwersalne secjalzowane. Regulaory unwersalne, zę sanarowym sygnałom wejścowym wyjścowym mogą wsółracować z weloma rozajam rzewornów omarowych elemenów wyonawczych. Rys Schema regulaora emeraury frmy Danfoss

7 49 Regulaory secjalzowane ososowane są o wsółracy z oreślonego rozaju obeam regulacj urzązenam omarowym. Nazwa aego regulaora wsazuje na rozaj welośc regulowanej, n. regulaor ręośc obroowej, regulaor emeraury. Regulaoram secjalzowanym są z reguły regulaory bezośrenego załana. Jao rzyłay regulaorów o załanu bezośrenm rzyoczono zw. grzejnowy regulaor emeraury rzesawony na rys oraz regulaor rzeływu na rys Rys Schema regulaora rzeływu frmy POLNA S.A. Przesawony na rys. 8.5 regulaor emeraury monowany jes bezośreno na zaworze osarczającym czynn grzewczy o nsalacj cenralnego ogrzewana służy o urzymywana sałej emeraury w omeszczenu. Rolę czujna emeraury ełn zesół A, słaający sę z mealowej osłony umeszczonego w nej mesza srężysego. Przesrzeń omęzy meszem osłoną wyełnona jes częścowo cełym zobuanem; ozosałą część ej rzesrzen zajmuje ara zobuanu. Jeżel emeraura na zewnąrz regulaora wzrośne, o nasą oaowe oarowane zobuanu w efece nasą wzros cśnena woół mesza. Wyworzona sła służy o oonana sły srężyn, co wywołuje rzesunęce rzena B w ół ogranczene rzeływu czynna grzewczego o nsalacj. Warość zaaną emeraury usawa sę orzez zmanę zewnęrznym oręłem naęca wsęnego srężyny.

8 50 Przesawony na rys regulaor służy o urzymywana zaanej warośc naężena rzeływu w nsalacj echnologcznej. Sosowany jes w sysemach cełownczych rzy rzeływe zmnej lub gorącej woy, ary wonej, owerza gazów nealnych. Głównym zesołam regulaora są zawór 0 słown 02. Regulaor urzymuje sałą warość naężena rzeływu zę regulacj sau cśnena na ławu 2, bęącym nasawnem warośc zaanej. Cśnena srze zza ława rzeazywane są o omór słowna rzewoam 5 6. Zmany sły wynającej z ozaływana ych cśneń na membranę słowna owoują oowene zmany ołożena grzyba 5 zaworu. Na rzyła, zwęszene naężena rzeływu w sosunu o sanu usalonego owouje zwęszene sau cśnena na ławu 2 zmnejszene cśnena za ławem, co wywołuje zblżene grzyba 5 o gnaza, a węc w onsewencj ogranczene zwęszonego rzeływu Maemayczny os regulaorów PID o załanu cągłym Nezależne o echn realzacj regulaorów, ch nazwy są zwązane z realzowanym algorymem rzewarzana sygnału ochył regulacj. W rzyau coraz częścej wyorzysywanych omuerowych sysemów serowana rac sens ojęce regulaor jao oreślone urzązene echnczne; sony saje sę jeyne rozaj zasosowanego algorymu rzewarzana sygnałów. Zesawene maemaycznych moel w osac ransmancj oeraorowych, wyorzysywanych o osu załana regulaorów PID zesawono w ablcy 8.. abl. 8.. Algorymy regulaorów PID L. Nazwa regulaora nazwa algorymu Regulaor roorcjonalny, regulaor P Algorym P 2 Regulaor całujący, regulaor I Algorym I 3 Regulaor roorcjonalnocałujący, regulaor PI Algorym PI 4 Regulaor roorcjonalnoróżnczujący ealny, regulaor PD ealny ransmancja oeraorowa u Gr 8.2 e u Gr 8.3 e s u Gr 8.4 e s u Gr 8.5 e

9 5 Algorym PD ealny 5 Regulaor roorcjonalnoróżnczujący rzeczywsy, regulaor PD rzeczywsy Algorym PD rzeczywsy 6 Regulaor roorcjonalnocałująco-różnczujący ealny, regulaor PID ealny Algorym PID ealny 7 Regulaor roorcjonalnocałująco-różnczujący rzeczywsy, regulaor PID rzeczywsy Algorym PID rzeczywsy u s Gr e s 8.6 u Gr 8.7 e s u s G r 8.8 e s s Oznaczena zasosowane w ablcy 8.: - wzmocnene roorcjonalne welość nemanowana, - sała czasowa acj całującej, w rzyau regulaorów PI PID nazywana czasem zwojena,[s] - sała czasowa acj różnczowana, czas wyrzezena,[s] - wzmocnene ynamczne Algorym P ransmancj regulaora P oanej w ablcy 8. oowaa równane ynam u e, 8.9 Równane ruchu regulaora P ma osać u e 8.0 u gze : - wzmocnene roorcjonalne welość nemanowana u warość sygnału wyjścowego la e = 0, oreślana jao un racy regulaora oawana w rocenach zaresu zman lub w waroścach sygnału wyjścowego regulaora. Welośc u są nasawane w regulaorze nazywane są nasawam regulaora lub jego arameram saycznym. Algorym P należy o zw. algorymów saycznych, zn. w sanach usalonych sneje jenoznaczny zwąze męzy waroścą sygnału wyjścowego u regulaora a waroścą sygnału rerezenującego ochyłę regulacj e; regulaor P o oreślonych

10 52 nasawach ma jenoznaczną charaerysyę sayczną. Ze wzglęu na sanaryzację sygnałów w ułaach auomay, wygone jes rzesawać charaerysy sayczne elemenów w ułaze wsółrzęnych wysalowanych w % zaresu zman sygnałów wejścowego wyjścowego, nezależne o fzycznej naury sygnałów wyorzysywanych rzez regulaor. Przyłay charaerysy saycznych regulaora P la rzech różnych nasaw warośc, rzy założenu u 50%, rzesawa rys Rys Przyłay charaerysy saycznych regulaora P Częso zamas wzmocnena oaje sę zw. zares roorcjonalnośc x regulaora x 00% 8. Wyraża on rocenową, w sosunu o ełnego zaresu zman, zmanę warośc ochył e, orzebną o wywołana zmany welośc wyjścowej u o ełny zares. Na rzyła, x 25% oznacza, że ochyła regulacj e 25% wywołałaby ełną zmanę sygnału wyjścowego regulaora; sygnał en osągne warość granczną alsze zwęszene ochył regulacj ne wywoła zman sygnału wyjścowego. Oerowane ojęcem zaresu roorcjonalnośc jes esloaacyjne barzo wygone. Ooweź soowa oraz charaerysy częsolwoścowe regulaora P są analogczne ja członu roorcjonalnego rozz. 5.

11 Algorym I ransmancj regulaora I oanej w ablcy 8. oowaa równane ynam u e, 8.2 są u e u gze: u0 oznacza warune ocząowy la e = 0. oraz u e Załaając soową zmanę ochył e e0, z równana 8.3 orzymuje sę równane oowez soowej regulaora u e u u e Rys Ooweź soowa regulaora o algoryme I Jes o węc funcja lnowo narasająca rys W rzeczywsym regulaorze sygnał u narasać bęze ylo o ońca jego zaresu zman. Algorym I należy o zw. algorymów asaycznych ze wzglęu na nejenoznaczną charaerysyę sayczną - rys San usalony sygnału wyjścowego regulaora I może wysąć ylo rzy zerowej warośc ochył regulacj, naomas jego warość może być owolna z zaresu jego zmennośc,

12 54 zależne o warośc cał z sygnału wejścowego w rzezale czasowym o chwl 0 o chwl, w órej ochyła regulacj rzyjme warość zerową. Rys Charaerysya sayczna regulaora I Algorym PI ransmancja regulaora PI oana w ablcy 8. oowaa ransmancj ołączena członów elemenarnych rzesawonego na rys. 8.0 Rys Schema bloowy ułau o realzujący algorym PI Z rys. 8.0 wyna, że sygnał wyjścowy regulaora o algoryme PI jes sumą wóch słanów. Sygnał wyjścowy regulaora PI osuje równane u e e u oraz 0 u e e gze: u0 oznacza warune ocząowy la e = 0. Ja wać z 8.6 sygnał wyjścowy regulaora u, orócz słana u0, zawera we słaowe: słaową roorcjonalną o ochył regulacj słaowa P słaową roorcjonalną o cał z ochył regulacj słaowa I.

13 55 a b Rys. 8.. Ooweź soowa regulaora PI warun ocząowe są nezerowe zn. u0 0 : a la zmennych rzyrosowych, b la warośc bezwzglęnych; lnam rzerywanym zaznaczono słaową P oraz słaową I sygnału wyjścowego Ooweź soowa regulaora PI ooweź na sygnał e e0, wyznaczona na osawe równana 8.7 ma osać rys. 8.a u e0 e 8.8a 0 naomas wyznaczona na osawe równana 8.6 ma osać rys. 8.b u e0 e0 u 0 8.8b zwojena. Z rzebegem oowez soowej regulaora PI zwązana jes nazwa czas Słaowa całowa oowez z uływem czasu rośne o warośc ocząowej równej zero, osągając o czase warość równą słaowej roorcjonalnej, co oznacza owojene rzyrosu warośc sygnału wyjścowego w sosunu o słaowej roorcjonalnej.

14 56 Rys Charaerysy częsolwoścowe regulaora PI: a charaerysya amluowo fazowa, b logarymczna charaerysya amluowa, c charaerysya fazowa; lną rzerywaną zaznaczono charaerysy asymoyczne Czas zwojena wyraża nensywność załana całującego; efnowany jes jao czas ja uływa o momenu wrowazena o regulaora wymuszena soowego o momenu ey słaowa całowa osągne warość słaowej roorcjonalnej. Ze wzglęu na obecność załana całującego, algorym PI należy równeż o algorymów asaycznych charaerysya sayczna ja regulaora I rys Logarymczne charaerysy częsolwoścowe regulaora PI można wyznaczyć, o rzeszałcenu ransmancj oeraorowej 8.4 o osac Gr 8.9 s s jao sumę charaerysy logarymcznych członów osawowych: roorcjonalnego, całującego ealnego członu roorcjonalno różnczującego - rys Iealny rzeczywsy algorym PD Z orównana ransmancj ealnego rzeczywsego regulaora PD ablca 8. wyna, że algorym rzeczywsy PD saje sę algorymem ealnym jeżel wzmocnene ynamczne ; oznacza o, że ealny algorym PD ne ma

15 57 realzacj echncznej. Algorym en ne małby aże raycznych zasosowań ze wzglęu na ynamę rzeczywsych urzązeń m.n. zesołów wyonawczych wsółracujących z regulaorem, wymagających oreślonego czasu rwana sygnału aby móc na jego zmanę zareagować. Znajomość właścwośc algorymu ealnego PD jes jena rzyana o analzy właścwośc ułaów złożonych, w órych można wyzelć jao jeen ze słanów ealne załane roorcjonalno różnczujące. Zależność sygnału wyjścowego regulaora ealnego rzeczywsego ochył regulacj osują nasęujące równana ruchu : o e u e u 8.20 u u e e u 8.2 gze : u warość sygnału wyjścowego la e = 0, oreślana jao un racy regulaora oawana w rocenach jego zaresu zman lub w waroścach sygnału wyjścowego regulaora. Parameram nasawalnym, czyl nasawam regulaorów PD, są: wzmocnene roorcjonalne, czas wyrzezena un racy u. Charaerysy sayczne regulaorów PD są ae same ja regulaorów P rys Oowez ealnego rzeczywsego regulaora PD można wyznaczyć z zależnośc: u L [ e ] 8.22 u L [ s e ] s 8.23 Dla soowej ochył regulacj e e0 orzymuje sę ooweno: u L [ e0 ] e0[ ] s 8.24 s u L [ e0 ] e0 e 8.25 s s

16 58 Oowez soowe ealnego rzeczywsego regulaora PD rzesawono na rys Z rzebegu oowez soowej regulaora PD ne można w sosób bezośren oczyać warośc czasu wyrzezena. Nazwa czas wyrzezena wyna z rzebegu oowez regulaora PD na wymuszene lnowo narasające. Załaając, że a e, na osawe wzorów orzymuje sę ooweno la ealnego rzeczywsego regulaora PD a a a s a s L u ] [ ] [ ] [ e a a e a s a s s L u a b Rys Oowez soowe regulaora PD: a ealnego, b rzeczywsego. Lnam rzerywanym zaznaczono słaowe P D oowez. Ooweź regulaora PD, zarówno ealnego ja rzeczywsego, na wymuszene lnowo narasające rys. 8.4 jes sumą słaowej załana roorcjonalnego P słaowej załana różnczującego D. Przebeg ych oowez wyjaśna nazwę czas wyrzezena - w rzyau wymuszena lnowo narasającego, warość sygnału wyjścowego regulaora jao suma słaowych P D jes osągana o czas wcześnej w sosunu o słaowej P.

17 59 a b Rys Ooweź na wymuszene lnowo narasające regulaora PD ealnego - a rzeczywsego - b. Lnam rzerywanym zaznaczono słaowe P D oowez. Warość lczbowa oreśla czas ja uływa o momenu wrowazena na wejśce regulaora wymuszena lnowo narasającego o momenu ey sygnał wynający z załana P osągne ońcową warość załana D. Warość sygnału ochoząca o załana różnczującego w regulaorze ealnym wynos a usala sę na ej warośc naychmas o wrowazenu wymuszena lnowo narasającego. Naomas w rzyau regulaora rzeczywsego, warość a o uływe czasu 4 usala sę z ołanoścą 2%. ransmancję ealnego regulaora PD 8.5 można raować jao ransmancję szeregowego ołączena członu roorcjonalnego ealnego członu roorcjonalno różnczującego. Logarymczne charaerysy aego regulaora wyznacza sę sumując charaerysy logarymczne członów słaowych rys. 8.5

18 60 Rys Charaerysy częsolwoścowe ealnego regulaora PD: a charaerysya amluowo - fazowa, b logarymczna charaerysya amluowa, c logarymczna charaerysya fazowa. Lnam rzerywanym wyreślono charaerysy asymoyczne Logarymczne charaerysy częsolwoścowe rzeczywsego regulaora PD można wyznaczyć, o rzeszałcenu ransmancj oeraorowej 8.6 o osac s Gr [ s] 8.28 s s jao sumę charaerysy logarymcznych członów osawowych: roorcjonalnego, nercyjnego ealnego członu roorcjonalno różnczującego - rys. 8.6.

19 6 Rys Charaerysy częsolwoścowe rzeczywsego regulaora PD: a charaerysya amluowo fazowa, b logarymczna charaerysya amluowa, c logarymczna charaerysya fazowa. Lnam rzerywanym wyreślono charaerysy asymoyczne Iealny algorym PID ransmancj 8.7 ealnego regulaora PID oowaa schema bloowy - rys. 8.7, rzesawający zw. równoległą sruurę ego regulaora. Charaerysyczną cechą ej sruury jes możlwość nasawana aramerów regulaora bez ogranczeń. W regulaorach o aej sruurze ne wysęuje zależność nasaw zw. neracja. Algorym PID, oobne ja algorymy I oraz PI jes algorymem asaycznym; charaerysya sayczna regulaora PID jes nejenoznaczna rys Rys Sruura równoległa ealnego regulaora PID

20 62 Oowez ealnego regulaora PID można wyznaczyć z zależnośc: ] [ s e s s L u 8.29 lub na osawe ogólnego równana osującego sygnał wyjścowy 0 0 u e e e u 8.30 gze u0 oznacza warune ocząowy la e = 0 Dla soowej ochył regulacj 0 e e, na osawe wzoru 8.29 orzymuje sę ] [ ] [ e e e s e s s L u Rys Ooweź soowa ealnego regulaora PID Ja wyna z równana 8.3, soową ooweź ealnego regulaora PID worzą rzy słaowe: słaowa roorcjonalna słaowa P, słaowa całowa słaowa I oraz słaowa załana różnczującego w osac mulsu Drac a słaowa D rys. 8.8.

21 63 Rys Charaerysy częsolwoścowe ealnego regulaora PID: a charaerysya amluowo fazowa, b logarymczna charaerysya amluowa, c logarymczna charaerysya fazowa. Lną rzerywaną zaznaczono amluową charaerysyę asymoyczną. Charaerysy częsolwoścowe regulaora orzymuje sę na osawe jego ransmancj wmowej Gr j j P jq 8.32 j gze: P, 8.33 Q, 8.34 są orzymuje sę: 2 M 8.35

22 lg 20lg L 8.36 arcg 8.37 Charaerysy częsolwoścowe wyznaczone na osawe owyższych równań rzesawono na rys. 8.9 wyreślono je lnam cągłym. Aby wyznaczyć charaerysy asymoyczne, ransmancję regulaora należy rzesawć w osac loczynu ransmancj członów osawowych. Umożlwa o wyznaczene charaerysy regulaora meoą sumowane charaerysy członów słaowych. W ym celu wyorzysuje sę zależność G 8.38 s s r 2 gze sałe, 2 są zwązane z nasawam, regulaora zależnoścam: 2, 2, Przy założenu, uzysuje sę nasęujące aramery amluowej charaerysy asymoycznej Rzeczywsy algorym PID., 2, ransmancj 8.8 rzeczywsego regulaora PID oowaa schema bloowy - rys. 8.2, rzesawający równoległą sruurę ego regulaora Rys Sruura równoległa rzeczywsego regulaora PID Oowez regulaora na zmany ochył regulacj można wyznaczyć z zależnośc

23 65 s u L [ e ] 8.44 s s W rzyau soowej zmany ochył regulacj e e0 orzymuje sę ooweź u e0 e0 e0 e, 8.45 bęącą sumą słaowych załana roorcjonalnego P, całującego I rzeczywsego różnczowana D rys Rys Ooweź soowa rzeczywsego regulaora PID W chwl, słaowa całowa osąga warość słaowej roorcjonalnej, a słaowa różnczowa zależne o sałej czasowej nercj / już ylo newelą warość. Zaem, w chwl warość sygnału u jes ylo neco węsza o 2 e 0. Charaerysy częsolwoścowe regulaora orzymuje sę na osawe jego ransmancj wmowej j Gr j P jq 8.46 j j gze: P, Q 2 2, 2 2 2,

24 66 są orzymuje sę M lg 20lg L arcg [ Charaerysy częsolwoścowe wyznaczone na osawe owyższych równań rzesawono na rys Wyznaczane rzeczywsego rzebegu charaerysy lne cągłe na rys jes racochłonne. Przy zwyle sełnonym warunu, że /, rzeczywsa logarymczna charaerysya amluowa może być wsana w charaerysy asymoyczne oreślone równanam: - la L 20lg 20lg, la L 20lg, la L 20lg 20lg, la L 20lg. 8.53

25 67 Rys Charaerysy częsolwoścowe rzeczywsego regulaora PID: a charaerysya amluowo fazowa, b logarymczna charaerysya amluowa,c logarymczna charaerysya fazowa. Lną rzerywaną zaznaczono amluową charaerysyę asymoyczną. Dla ulsacj rzesunęce fazowe rzeczywsego regulaora PID / 2 wynos zero, a oowaająca ej ulsacj warość moułu wynos zaznaczono na rys , co 8.4. echnczna realzacja regulaorów PID Przemysłowe regulaory PID są regulaoram ośrenego załana. Dzę sanaryzacj sygnałów wejścowych wyjścowych mogą wsółracować z weloma rozajam rzewornów omarowych elemenów wyonawczych. Ze wzglęu na echnę realzacj, rozróżna sę regulaory analogowe regulaory mrorocesorowe. W rayce wyorzysuje sę regulaory analogowe eleryczne, neumayczne hyraulczne. Rzeczywse realzacje regulaorów analogowych mają sruurę szeregową, charaeryzującą sę neracją ogranczonoścą nasaw. Cyfrowa echna realzacj algorymów rzewarzana sygnałów w regulaorach mrorocesorowych umożlwa worzene regulaorów zarówno o sruurze szeregowej ja równoległej o algorymach onwencjonalnych omówonych w rozzale 8.3 ja neonwencjonalnych.

26 68 Regulaory neumayczne wymagają zaslana ooweno rzygoowanym owerzem o cśnenu 40 Pa. Sygnały wejścowe wyjścowy są sanarowe - mają osać zman cśnena w zarese Pa. Regulaory eleryczne są zaslane rąem rzemennym o naęcu 230V. Mają sygnały wejścowe wyjścowy sanarowe nezerowe naęcowe o zarese 5 V rąu sałego lub rąowe o zarese 4-20 ma. W rzemysłowym ułaze regulacj, regulacja jes jenym z lu zaań realzowanych za omocą aaraury auomay. Inne zaana o auomayczna sygnalzacja, bloay, zabezeczena, a aże zberane rzewarzane anych o wyorzysana loalnego lub rzesłana o nnych urzązeń. W ułaach z aaraurą analogową zaana e są realzowane rzez secjalzowane urzązena. Sosowane obecne w węszośc rocesów echnologcznych regulaory mrorocesorowe oraz serown PLC oza załanem serującym mają możlwość realzacj aże zaań oaowych. Wszyse regulaory rzemysłowe serown muszą osaać szereg wsólnych cech funcjonalnych, óre zosaną wyjaśnone za omocą schemau rzesawonego na rys Rys Schema lusrujący cechy funcjonalne rzemysłowego regulaora PID Sygnałam wejścowym regulaora są: zmenna rocesowa PV y m warość zaana SP w, sygnałem wyjścowym sygnał serujący CV u. Sygnał warośc zaanej SP może być sygnałem zalnym ozycja R rzełączna oawanym z nnych zewnęrznych urzązeń o regulaora, lub sygnałem zaawanym

27 69 ręczne ozycja L rzełączna rzez oeraora za omocą znajującego sę w regulaorze zaajna. Sygnały PV SP są ze sobą orównywane, w wynu czego owsaje sygnał ochył regulacj e. W ozycj N załane normalne rzełączna erunu załana regulaora ochyła jes wyznaczana zgone z zależnoścą 8.3; w ozycj R załane rewersyjne ochyłą jes różnca e w y m. W ozycj N wzros welośc merzonej owouje wzros sygnału wyjścowego regulaora, w ozycj R malene. Przełączn erunu załana umożlwa wsółracę regulaora zarówno z zesołam wyonawczym o załanu rosym ja o załanu owronym. Blo załań ynamcznych PID na osawe ochył regulacj wywarza sygnał wyjścowy zgone z usawonym algorymem P, I, PI, PD, lub PID. W zależnośc o ołożena rzełączna A-M A ang., M ang. Manual, zwanego aże rzełącznem auomaya ręa, na wyjśce CV regulaora oawany jes: w ołożenu A - sygnał wyjścowy blou PID, w ołożenu M sygnał z zaajna serowana ręcznego, umożlwający serowane obeem rzez oeraora. Serowane ręczne oejmowane jes rzez oeraora w race uruchamana nsalacj oczas zw. rozruchu oraz w wyau awar srzęu auomay. Przełączane z rybu racy A na M M na A jes w nowoczesnych regulaorach w ełn bezuerzenowe ang. balanceles, awne onsrucje regulaorów wymagały ewnych śwaomych załań oeraora. Realzację załana P uzysuje sę w regulaorze PID orzez usawene aramerów 0 oraz 0. Ponao nezbęne jes usawene warośc unu racy regulaora P r u warośc. Realzacja załana PI wymaga wyłączena acj różnczującej orzez usawene 0, naomas załane PD wymaga usawena arameru 0 oraz warośc unu racy. Najczęścej soyanym zaresam nasaw regulaorów są: = 0, 00, = se, = se, = 6 0 welość najczęścej ne nasawana, sanowąca sałą rzyrząu.