Regulátory v automatizaci VY_32_INOVACE_Tomes_ 05-2-14-Použití regulátoru v regulované soustavě Autor: Ing. Dalibor Tomeš Tento výukový materiál byl zpracován v rámci projektu EU peníze středním školám - OP VK 1.5. CZ.1.07/1.5.00/34.0195 – Individualizace a inovace výuky

Anotace Materiál se zabývá použitím jednotlivých typů spojitých regulátorů v regulačním obvodu. Slouží k výkladu. Lze jej použít i pro samostudium.

Použití regulátoru v regulované soustavě

Typy regulátorů P regulátor I regulátor D regulátor – nelze samostatně PD regulátor PI regulátor PID regulátor P I D ∑ e(t) u(t) Derivační časová konstanta Td Přenos ideálního PID regulátoru Integrační časová konstanta Ti

P regulátor (proporcionální) Používá principu přímé úměrnosti, tedy čím větší je regulační odchylka, tím větší je akční veličina na výstupu regulátoru. Konstanta úměrnosti (převodní konstanta) je tzv. zesílení regulátoru r0. Zesílení r0 určuje i dobu trvání regulačního pochodu (čím vetší r0 tím kratší doba regulace). P regulátory jsou jednoduché, průběh regulace je rychlý a stabilní i při poměrně velikém zesílení.

P regulátor (proporcionální) Nevýhody! Způsobují trvalou regulační odchylku. Není vhodný pro regulované soustavy vyšších řádů. Není vhodný pro soustavy s dopravním zpožděním.

I regulátor (integrační) Změna akční veličiny je úměrná časové hodnotě integrálu („součtu“ infinitezimálních hodnot přes daný časový interval) z regulační odchylky. Při použití I regulátoru na regulovanou soustavu typu P (proporcionální soustava) se eliminuje zcela regulační odchylka. Pokud existuje regulační odchylka, hodnota integrálu (akční veličiny) není nulová a regulátor reguluje. Zhoršuje se však stability regulačního obvodu.

I regulátor (integrační) Nevýhody! Zhoršuje se stabilita regulačního obvodu. Regulační pochod bývá zpravidla kmitavý, což může ovlivňovat i opotřebení akčních orgánů.

I regulátor (integrační) Je velmi vhodný pro proporcionální regulované soustavy bez setrvačnosti, kde může být jeho zesílení velmi vysoké aniž by hrozilo rozkmitání. Dá se použít i pro setrvačné soustavy 1. řádu, dochází však k většímu překmitu regulované veličiny. Je vhodný pro regulaci proporcionálních soustav s dopravním zpožděním, kde však hrozí rozkmitání regulačního obvodu a proto je nutno volit malé zesílení.

D regulátor – D složka Nelze použít samostatně, ale jako součást PD nebo PID regulátoru. Změna akční veličiny u D složky regulátoru je úměrná hodnotě derivace (rychlosti změny) regulační odchylky e(t). D složka urychluje regulaci, protože okamžitě reaguje na změnu regulační odchylky.

PD a PI regulátor PD regulátor je vhodný tam, kde vyhovuje regulátor P. Jeho přednosti je rychlejší regulace. Příliš velká derivační konstanta může vlastnosti regulačního obvodu i zhoršit a to u systému s vysokou hladinou šumu. PI regulátor úplně odstraňuje regulační odchylku a většinou zlepšuje stabilitu regulačního obvodu. PI regulátor se hodně používá pro kmitavé reg. soustavy 2. řádu a vyšších. Čím je řád regulované soustavy vyšší, tím je nutné zmenšit zesílení r-1, resp. zvětšovat integrační časovou konstantu Ti.

POUŽITÁ LITERATURA BÍLEK, Jan a Jiří BAYER. Základy automatizace pro učební a studijní obory středních odborných učilišť. 1. vyd. Praha: SNTL, 1990, 169 s. ISBN 80-030-0570-1. ŠVARC, Ivan. Automatické řízení. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, vi, 348 s. ISBN 978-80-214-4398-3. Obrázky: vlastní tvorba autora v programu PowerPoint , grafy tvořeny v MS Excelu 2010