26. Электронные регуляторы

26.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Назначение регуляторов состоит в том, чтобы устанавливать и поддерживать на заданном уровне (задающий параметр) определенную физическую величину X (регулируемую величину). Для этого регулятор должен определенным образом противодействовать воздействию возмущений.

Принципиальная блок-схема простого контура регулирования представлена на рис. 26.1. Регулятор влияет на регулируемую величину X с помощью регулирующего воздействия так, чтобы рассогласование регулирования было возможно меньшим. Воздействующее на объект регулирования возмущение формально можно представить величиной помехи аддитивно накладывающейся на задающий параметр. Ниже мы будем исходить из предположения, что регулируемая величина является электрическим напряжением и что объект настраивается электрическим способом. Поэтому можно использовать электронный регулятор.

Простейшим примером такого регулятора служит усилитель, на вход которого подается отклонение регулируемой величины Если регулируемая величина X превышает заданное значение разность становился отрицательной. Благодаря этому регулирующее воздействие У уменьшается в соответственно увеличенном масштабе Это уменьшение компенсирует разность . В установившемся состоянии остаточное рассогласование тем меньше, чем выше коэффициент усиления регулятора. Для линейной системы, представленной на рис. 26.1, справедливы соотношения

Рис. 26.1. Блок-схема контура регулирования.

Отсюда получаем выражение для определения регулируемой величины

Понятно, что способность системы следовать за изменением задающего параметра тем ближе к 1, чем выше коэффициент усиления цепи обратной связи:

Переходная характеристика при возмущении тем ближе к нулю, чем больше коэффициент усиления регулятора. Однако при этом следует учитывать то обстоятельство, что коэффициент усиления цепи обратной связи нельзя сделать сколь угодно большим, так как тогда неизбежный сдвиг фазы в контуре регулирования приведет к возникновению колебаний. С подобной проблемой мы уже встречались при рассмотрении вопросов коррекции частотной характеристики операционных усилителей. Задача регулирования заключается в том, чтобы, несмотря на указанные ограничения, обеспечить возможно меньшее рассогласование регулирования и хорошую переходную характеристику. С этой целью к линейному усилителю добавляют интегратор и дифференциатор и получают таким образом вместо пропорционального регулятора -регуля-тора) ПИ- или ПИД-регулятор. Реализации такого регулятора с помощью электронных схем посвящены следующие разделы.