Пропорционально-интегральные регуляторы.

Это регуляторы, у которых скорость перемещения регулирующего органа пропор­циональна как отклонению регулируемой величины, так и скоро­сти изменения этого отклонения.

Сравнение П-регуляторов и И-регуляторов показывает, что пер­вые обладают преимуществом по динамическим свойствам и обе­спечивают лучший переходный процесс регулирования; преиму­щество вторых — отсутствие статической ошибки, т. е. лучшие ста­тические свойства.

Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы) называются также изодромными от греческого слова «изодром», означающего «равный бег». Это объясняется тем, что впервые они были применены на паровых машинах, где обеспечивали постоян­ную скорость вращения вала при любых нагрузках.

Принцип работы ПИ-регулятора можно проиллюстриро­вать, условно объединив два рассмотренных ранее регулятора (рис. 4, а): при падении давления газа в сборнике точка А П-узла регулятора быстро смещается вверх пропорционально отклоне­нию давления, поворачивая рычаг АВ относительно точки В. Точка О и затвор соответственно перемещаются вверх, увеличивая при­ток газа в сборник. В тот же момент точка В И-узла начинает пере­мещаться вверх со скоростью, пропорциональной уменьшению давления, дополнительно увеличивая приток. Таким образом, сна­чала П-узел выполнит главную задачу — восстановит равновесие между притоком и расходом газа, затем И-узел полностью ликвиди­рует отклонение давления от заданного значения.

Работа ПИ-регулятора понятна и из его временной характери­стики (рис. 16, б).

Рисунок 4 – ПИ-регулятор

А – схема регулятора; б -временная характеристика

С помощью этого регулятора можно реализо­вать каждый из рассмотренных ранее законов регулирования.

Закон регулирования ПИ-регулятора имеет вид

где S1 и S₀ — настроечные параметры регулятора, S1 = К_р, S₀ = 1/T_и, T_и — время изодрома регулятора.

Под временем изодрома принято понимать время, в течение ко­торого под действием интегральной составляющей выходная вели­чина регулятора удвоит свое значение, полученное за счет действия пропорциональной составляющей. Поэтому время изодрома назы­вают также временем удвоения.

Пропорционально-интегральные регуляторы объединяют в себе достоинства, имеющиеся как у пропорциональных, так и у инте­гральных регуляторов. Отрицательные свойства первых регулято­ров перекрываются положительными свойствами вторых. Регуля­тор поддерживает постоянное значение регулируемой величины вне зависимости от нагрузки объекта, а при отклонении ее от за­данного значения в начальный момент времени переместит регу­лирующий орган на величину, пропорциональную величине откло­нения (как П-регулятор), затем продолжит перемещение регулиру­ющего органа до исчезновения статической ошибки, т. е. приведет регулируемую величину к заданному значению.

ПИ-регулятор действует быстрее, чем И-регуляторы, но медлен­нее, чем П-регуляторы. Этот регулятор является универсальным, т.е., используя его, можно реализовать каждый из рассмотренных ранее законов регулирования. ПИ-регуляторы широко применяют­ся для поддержания самых различных технологических параметров во всех отраслях промышленности. Они могут применяться в тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования, для объектов любой емкости как при наличии, так и при отсутствии са­мовыравнивания, при больших, но плавных изменениях нагрузки