Принципиальная электрическая и кинематическая схемы регулирования дизель-генератора (рис. 4) разработана фирмой Дженерал Электрик и применена на тепловозах и газотурбовозах США. Электрогидравлический регулятор состоит из регулятора скорости РС и ограничителя подачи топлива ОП. Каждый из них включает в себя золотник с электромагнитным приводом и гидравлический сервопривод. Поршень П1 сервопривода связан с одной стороны с коробкой КП, которая рычагами соединена с регулирующим органом теплового двигателя. С другой стороны он соединен с контактными движками Дв1 и Дв2 потенциометров R1 и R2, включенных на источник тока постоянного напряжения, например, аккумуляторную батарею. Напряжение между движком Дв1 и минусом батареи является входным напряжением для усилителя цепи возбуждения генератора. В первых тепловозах по этой системе это напряжение приложено к обмотке управления электромашинного усилителя с поперечным полем (амплидина), в газотурбовозах и позднейших тепловозах - к обмотке управления магнитного усилителя в цепи возбуждения возбудителя.
Поршень П1 управляется золотником, на который действует снизу усилие пружины и сверху усилие электромагнита. При установившемся режиме работы двигатель-генератора отверстия золотника перекрыты. Ток катушки L2 равен
(3)
где 
- ЭДС тахогенератора G1, приводимого от двигатель-генератора; аG2 -коэффициент, зависящий от параметров тахогенератора и передаточного отношения к валу теплового двигателя; R3′ - часть реостата, включенная в цепь тахогенератора; RL2- сопротивление катушки L2 и якоря тахогенератора.
Положению золотника, при котором отверстия его закрыты, соответствует определенное усилие пружины и уравновешивающее его усилие электромагнита и, следовательно, определенное значение тока катушки и установившейся угловой скорости.
При увеличении нагрузки генератора угловая скорость и ток катушки уменьшаются. Золотник перемещается вверх.
Поршень П1 движется влево, увеличивая подачу топлива. Движок Дв1 скользит по контактной пластине и в цепь возбуждения подается наибольшее напряжение потенциометра, что соответствует максимальному возбуждению генератора.
Когда коробка КП касается упора У, увеличение подачи топлива прекращается. Если перегрузка теплового двигателя при этом еще не устранена, поршень П1 и движок Дв1 перемещаются дальше, вследствие чего уменьшается возбуждение генератора.
Процесс регулирования продолжается до тех пор, когда восстановится равновесие между двигателем и генератором и золотник перекроет оба отверстия. Последнее становится возможным, когда угловая скорость восстанавливает первоначальное значение.
Отсюда вытекает, что угловая скорость, поддерживаемая регулятором, не зависит от положения исполнительного органа и регулятор является астатическим.
Настройка регулятора осуществляется движком Дв3, при перемещений которого вправо уменьшается сопротивление R3′, что вызывает снижение установившейся угловой скорости, как это следует из равенства (3).
Для обеспечения устойчивой работы регулятора предусмотрена стабилизирующая катушка 
, присоединенная через конденсаторы 
и 
к тахогенератору и движку Дв2. При установившемся режиме ток в катушке равен нулю. В процессе изменения угловой скорости и координаты х поршня П1 через конденсаторы и стабилизирующую катушку протекает ток. Рассмотрим уравнения переходного процесса.
Измерительным органом регулятора является электромагнит с тахогенератором, пружиной и золотником.
Его работа описывается следующими уравнениями.
Уравнение цепи катушки L2 (если пренебречь взаимоиндукцией между катушками 
и )
(4)
Ток в цепи катушки L3 зависит от изменения напряжения на обкладках конденсаторов C1 и C2. Напишем уравнения для цепи конденсаторов C1 и C2 в соответствии с обозначениями на рис. 8.4:
; (5)
; (6)
, (7)
где 
- сопротивление стабилизирующей катушки; UGB - напряжение источника тока.
При равномерной намотке провода на сопротивлении R2, пренебрегая влиянием тока в C1 на падение напряжения в R2 и принимая за начало отсчета координаты х исполнительного органа крайнее правое положение, соответствующее выключенной подаче топлива, при котором движок Дв2 находится на крайнем правом зажиме потенциометра R2, получим
(8)
где bст - постоянный коэффициент.
Продифференцировав равенства (5), (6) и (8), получим (при UGB=const) уравнения:
(9)
. (10)
Для обеспечения достаточной эффективности действия стабилизирующей катушки необходимо получить наибольший ток в ней при относительно малом ускорении двигатель-генератора и небольшой скорости поршня П1. Поэтому дроссели L2 и L3 следует выполнять с возможно меньшими индуктивностями и сопротивлениями. Если в первом приближении в уравнениях (9) и (10) пренебречь слагаемыми с параметрами дросселей в силу их малости, то с учетом равенства (7) уравнения в отклонениях для токов цепей дросселей L2 и L3 примут вид:
(11)
и 
. (12)
Роль муфты в центробежном измерителе для данного регулятора выполняет золотник. Он находится под действием силы электромагнита Fэм и поддерживающей силы Fn.
В установившемся режиме работы золотник занимает положение zн (рис. 5), и силы, действующие на него, уравновешиваются. Устойчивое равновесие отдельно взятого измерителя возможно, если крутизна характеристики поддерживающей силы больше крутизны характеристики электромагнита. Сила электромагнита, как правило, увеличивается при притяжении якоря, т. е. при опускании золотника. Если изменение воздушного зазора при перемещении золотника мало в сравнении с начальным зазором, электромагнит имеет пологую характеристику. Поддерживающая сила равна сумме веса частей, связанных с золотником, и силы пружины. Крутизна ее зависит главным образом от жесткости пружины. В переходном процессе движение золотника описывается уравнением
, (13)
где тз - масса подвижных частей, связанных с золотником; Fтр - сила трения в золотнике и электромагните.
Сила электромагнита зависит нелинейно от токов в дросселях L2 и L3 и от положения якоря. При анализе линейное отклонение силы электромагнита можно представить в виде
,
где 
- определяются по опытным или расчетным характеристикам электромагнита для zн.
Отклонение поддерживающей силы
.
С учетом вязкого и сухого трения силу трения можно представить в виде
.
Подставив отклонения сил в равенство (69), получим уравнение движения золотника:
. (14)
Сравнивая это уравнение с уравнением (3.3) центробежного измерителя, видно, что левые части их практически одинаковы, но в правой части уравнения (14) вместо отклонения угловой скорости имеются отклонения токов в катушках, связанных с угловой скоростью и координатой исполнительного органа уравнениями (4), (7), (9) и (10). Полная система уравнений измерительного органа достаточно сложна, т.к. состоит из пяти уравнений 7-го порядка.
Одним из достоинств рассматриваемой системы является отсутствие центробежных грузов, представляющих собой основную массу в центробежном измерителе, а также рычагов и шарниров, создающих дополнительную силу трения.
Для качественного приближенного анализа динамики измерителя примем массу и силы трения равными нулю. Тогда приближенное уравнение движения золотника получим в форме:
. (15)
Исключив из уравнений (11), (12) и (15) токи в катушках, получим приближенное уравнение измерителя
(16)
Приближенное уравнение (16) позволяет оценить влияние стабилизирующей катушки и конденсаторов на процесс регулирования. Первый член правой части представляет собой основное воздействие регулятора: при отклонении угловой скорости золотник открывает отверстие и регулятор начинает изменять подачу топлива или возбуждение генератора. Одной из главных причин возникновения колебаний в астатических регуляторах является перерегулирование, возникающее вследствие того, что в начале процесса регулирования, когда Δпд мало, проходное сечение золотника и скорость исполнительного органа также малы, что замедляет процесс уравнивания моментов двигателя и нагрузки и приводит к увеличению Δпд. Максимальные Δпд и скорость исполнительного органа достигаются, когда эти моменты уравновешиваются и, следовательно, исполнительный орган проходит положение нового установившегося режима.
Второй член представляет собой воздействие, находящееся в прямой зависимости от ускорения двигатель-генератора. Оно пропорционально разности моментов двигателя и генератора и, следовательно, является наибольшим в начале изменения режима двигателя или генератора. В процессе регулирования разность моментов уменьшается и при уравновешенности двигатель-генератора это воздействие равно нулю. Таким образом, воздействие по производной увеличивает смещение золотника в начальный момент, ускоряя начало процесса уравнивания моментов двигателя и генератора, и замедляет скорость исполнительного органа при подходе к положению равновесия. Такое воздействие снижает динамическую ошибку, повышает быстродействие и степень устойчивости.
Третий член представляет собой гибкую обратную связь исполнительного органа с измерительным, аналогичную изодрому. При увеличении угловой скорости (Δпд>0) исполнительный орган перемещается в направлении уменьшения подачи топлива (или увеличения возбуждения). При этом 
и обратная связь стремится уменьшить Δz и скорость исполнительного органа тем в большей степени, чем больше эта скорость. Таким образом, обратная связь по перемещению исполнительного органа является отрицательной и замедляет процесс регулирования главным образом вблизи нового положения. Обе дополнительные связи действуют только в переходном процессе и не влияют на статические характеристики системы регулирования. Их эффективность зависит в основном от величин емкостей.
Механизм ограничения подачи топлива по конструкции аналогичен регулятору скорости, но имеет один дроссель L1, который последовательно с реостатами R4, R5 и R3" включён на зажимы аккумуляторной батареи. Ток в ней
, (17)
где RL1 - активное электрическое сопротивление дросселя L1.
При перемещении движка ДЗ вправо для снижения угловой скорости увеличивается часть реостата R3", введенная в цепь дросселя L1. Ток в нём уменьшается, вследствие чего золотник поднимается под действием пружины и поршень П2 перемещается вправо, передвигая упор У и уменьшая предельную подачу топлива. Одновременно перемещается движок Д4, уменьшая сопротивление в цепи дросселя L1. Поршень П2 останавливается, когда восстанавливается первоначальное значение тока дросселя L1 и золотник закрывает отверстия. Таким образом, каждому положению движка Д3 соответствует определенное положение движка Д4 и упора У. Этим достигается изменение крутящего момента теплового двигателя в зависимости от изменения угловой скорости. Желательная зависимость Мд(пд) устанавливается настройкой сопротивлений R4, и R5.
Неравномерность регулирования определяется нечувствительностью измерительного органа - тахогенератора, электромагнита и золотника. Отклонения угловой скорости могут быть вызваны изменением магнитного потока тахогенератора и падением напряжения на щетках. Для снижения этих отклонений тахогенератор выполняется трехфазным с постоянными магнитами. Для питания катушки ток его выпрямляется по мостовой схеме. Выпрямитель может вносить некоторое отклонение тока вследствие изменения падения напряжения его в зависимости от приложенного напряжения и в результате старения. Изменение температуры катушки дросселя L1, мертвый ход и трение золотника также увеличивают неравномерность регулирования. Однако все эти отклонения могут быть сделаны достаточно малыми.
Достоинствами системы регулирования являются объединение регуляторов теплового двигателя и генератора в единую конструкцию, что избавляет от взаимной настройки их введение регулирования по производной, а также возможность установить практически любую желательную зависимость Мд(пд). С другой стороны, схема сложна. В связи с необходимостью управления несколькими локомотивами по системе многих единиц практически вместо движка Д3 применяются реле, переключающие ступени сопротивления R3. В схеме тепловоза для получения восьми ступеней настройки регулятора использованы три четырехконтактных реле.
3. Объединённое регулирование дизель-генератора и тяговых двигателей
Выше указывалось, что для уменьшения кратности изменения напряжения генератора (или увеличения кратности изменения скорости при полной мощности дизеля) применяется ослабление поля тяговых электродвигателей и переключение группировок их. Как правило, эти операции по управлению тяговыми, электродвигателями осуществляются автоматически в зависимости от режима генератора или скорости движения. Во всех советских и большинстве зарубежных построенных тепловозах схемы управления тяговыми электродвигателями не связаны с системами автоматического регулирования генератора.
Переключение группировок двигателей на большее число параллельных цепей и переходы на ступени большего ослабления поля их целесообразно осуществлять, когда напряжение генератора приближается к максимальному значению" а обратные переходы - когда ток генератора, увеличиваясь, достигает величины, близкой к длительному току. Это справедливо, если дизель-генератор работает при полной мощности. При снижении его скорости напряжение и ток прямого и обратного перехода целесообразно снижать. При всех скоростях двигатель-генератора прямой переход осуществляется при возбуждении генератора близком к наибольшему, а обратный - при пониженном возбуждении. После каждого перехода ток возбуждения генератора должен измениться, т. е. система автоматического регулирования генератора (или система саморегулирования дизель-генератора) приходит в действие, изменяя ток возбуждения генератора.
В принципе возможно связать систему регулирования мощности двигатель-генератора со схемой управления тяговыми электродвигателями в одну систему объединенного регулирования теплового двигателя, генератора и тяговых электродвигателей. Такие системы применены на некоторых английских и французских тепловозах. В выполненных системах такого вида переключение группировок не применяется и объединенная система регулирования поддерживает постоянную мощность теплового двигателя путем изменения возбуждения генератора и тяговых электродвигателей при неизменной подаче топлива, а в режимах, когда вследствие ограничений по возбуждению генератора и тяговых электродвигателей электропередача не может полностью нагрузить тепловой двигатель, система регулирования последнего поддерживает постоянную скорость посредством изменения подачи топлива.
Каждому положению рукоятки контроллера управления, как и в других системах регулирования, соответствует настройка объединенного регулятора на определенную угловую скорость теплового двигателя. Ниже кратко рассмотрен принцип действия некоторых систем объединенного регулирования.