Regulatoare cu actiune continua

Regulatoare cu actiune continua

Din punct de vedere constructiv regulatoarele automate continue se bazeaza pe utilizarea unor amplificatoare electronice prevazute cu circuite de corectie pe intrare si pe reactie. Realizarea legilor de reglare de catre regulatoare va depinde de aceste doua elemente: amplificatoarele utilizate si circuitele de corectie.

AU AF

COR

AU - preamplificator (de tensiune)

AF - amplificator final (de putere)

COR - retea de corectie

Conectarea elementelor de corectie in regulatoarele electronice continue

La regulatoarele continue, din punct de vedere functional, marimile de intrare si de iesire sunt de tip continuu (marimi analogice), dependenta (t) u(t) fiind realizata continuu. Regulatoarele liniare realizeaza o dependenta liniara intre u(t) si (t). Tipurile de regulatoare continue liniare sunt: P, PI, PD,PID.

Regulator liniar cu actiune continua de tip proportional (P)

La acest regulator, intre marimea de intrare (t) si cea de comanda u(t) se stabileste o relatie de proportionalitate : (u t Kr t unde Kr este factorul de amplificare al regulatorului.

Uneori in loc de Kr se foloseste o alta constanta denumita banda de proportionalitate a regulatorului P.

Banda de proportionalitate reprezinta procentul din domeniul pentru care regulatorul P produce o comanda egala cu 100 % din domeniul u.

Regulatoarele sunt prevazute prin constructie cu posibilitatea ajustarii, intr-o gama larga, a factorului BP (ex. 2.200%).

Banda de proportionalitate se determina cu relatia : BP = 1/ Kr . 100 (%) .Daca Bp se poate modifica intre 2...200% amplificarea Kr variaza intre 50 si 0,5.

Regulatorul tip P mentina in regim stationar o eroare a carei valoare depinde de sarcina. Acest regulator poate fi utilizat numai atunci cand procesul reglat admite o asemenea abatere fata de valoarea prestabilita a parametrului reglat.

In figura urmatoare este prezentat un regulator de tip p hidraulic cu actiune lineara, pentru reglarea automata a presiunii unui fluid. Regulatorul este cuplat cu un element de executie de tip hidraulic. Parametru ce se regleaza este presiunea fluidului dintr-o conducta.

Ansamblul regulator , element de executie contine urmatoarele elemente :

Traductorul de reactie (elementul de masurare) este format din membrana 1 care converteste variatiile presiunii din conducta in variatii de deplasare liniara ale tijei fixate de membrana.

Elementul de prescriere 3 este elementul cu ajutorul caruia se fixeaza valoarea de consemn a presiunii din conducta. Prin intermediul resortului 2 elementul de prescriere deplaseaza punctul A a tijei ABC .

Elementul de comparare 9 este realizat prin parghia ABC

Elementul    de executie (EH) este format din cilindrul 8, pistonul 7 si clapeta de inchidere 6

Amplificatorul cu distribuitor 4 (AH) foloseste ca sursa de energie exterioara un fluid cu presiune p0 . Existenta acestui amplificator este legata de necesitatea elaborarii semnalului capabil sa actioneze pistonul 7 al elementului de executie.

Fig. Regulator de tip hidraulic cu acțiune lineara

Functionarea regulatorului :

Se presupune initial ca pasiunea din conducta se afla la valoarea nominala Pn și ca la un moment dat are loc o crestere a presiunii p. In aceste conditii se produc urmatoarele modificari in functionarea dispozitivelor:

Membrana 1 se deformeaza sub actiunea presiunii p și tija de legatura cu membrana se deplaseaza in sus, comprimand resortul 2 ,ca urmare punctul A se deplaseaza in A1.

Elementul de comparare 9 iși modifica pozitia și se stabileste dupa linia A1 B1 C1 antrenand și tija cu pistonase a amplificatorului

Orificiul de legatura dintre amplificatorul 4 și elementul de executie 8 din partea de sus a amplificatorului se deschide putin și lichidul sub presiunea P0 intra pe fata superioara a pistonașului 7 impingandu-l in jos.

Clapeta 6 obtureaza mai mult din sectiunea de trecere a lichidului din conducta și presiunea p scade tinzand catre valoarea nominala. In aceasta situatie elementul de comparare revine la pozitia ABC

Regulatoare lineare cu actiune continua de tip integral

Denumirea de regulatoare cu actiune integrala deriva de la dependenta dintre marimea de actionare și marimea de comanda pe care o realizeaza acest tip de regulatoare:

u (t) = Ki ∫ ε (t)dt

Se observa ca marimea de comanda depinde de integrala abaterii. Constanta Ki care este fixata prin constructia regulatorului se mai numeste factor de amplificare a regulatorului.

In loc de constanta Ki se mai utilizeaza valoarea inversa a acestuia :

T1 = 1/ Ki

In care T1 se masoara in unitati de timp și se numeste constanta de timp de integrare.

Regulatoarele cu actiune integrala sunt mai putin utilizate deoarece inrautatesc stabilitatea functionarii generand raspunsuri oscilatorii și necesita o durata mai mare a procesului de reglare in comparative cu cele proportionale.

3 Regulatoare cu actiune diferentiala (D)

Regulatoarele cu actiune diferentiala (D) realizeaza o lege de reglare in care marimea de iesire a regulatorului sau marimea de comanda este proportioanala cu derivate marimii de intrare.

Exprimarea matematica a legii de reglare a acestor regulatoare este :

(u)t = KD ∙ dε(t) / dt

Se poate observa ca marimea de comanda este proportionala cu viteza de variatie a erorii. Coeficientul Kd depinde de tipul de realizare constructiva a regulatorului și se numeste factor de amplificare a regulatorului D.

La o modificare relativ monotona a lui ε (t) viteza de variatie a abaterii crește mai repede decat abaterea , ceea ce face ca regulatorul D sa fie mai rapid decat un regulator P.

Totodata marimea de comanda u (t) s manifesta intr-un interval de timp limitat avand forma unui impuls. Acest lucru constituie un dezavantaj al reglarii tip D.