Интегральный закон регулирования (И-регулятор)

Законом действия регулятора (законом регулирования или алгоритмом регулировании) называют функциональную взаимосвязь между погрешностью регулирования ε=у_зд-у и изменением управляющего воздействия Δu: Δu(τ)=f[ε(τ)] или u-u₀=f(у_зд-у), где u – текущее значение управляющего воздействия; u₀- значение управляющего воздействия, соответствующее заданному значению управляемого параметра у_зд.

И: Управляющее воздействие, формируемое интегральным регулятором, пропорционально интегралу по времени от ошибки регулирования Δu(τ)= -1/Т_а∫ε(τ)dτ (пределы интеграла от 0 до τ), где Δu – изменение управляющего воздействия; ε – ошибка регулирования; Т_а- постоянная времени интегрирования – является параметром настройки регулятора. Изменяя Т_а, можно изменять воздействие регулятора на объект регулирования.

Интегральный закон в другом виде: du(τ)/dτ=1/Т_аε(τ), из которой видно, что скорость изменения регулирующего воздействия пропорциональна ошибке. Т.к. в написанном законе однозначной взаимосвязи между Δu и ε нет, то и статической характеристики регулятора нет. Но прибегают к рассмотрению псевдостатической характеристики. При у_зд=у скорость перемещения затвора регулирующего клапана равна нулю, а положение затвора регулирующего клапана может быть любым. Это означает, что И-регулятор прекратил свою работу и что он не терпит остаточного отклонения (установившейся ошибки регулирования). С другой стороны, если у_зд≠у, то dΔu(τ)/dτ≠0 и из этого следует: основное назначение регулятора – устранение установившейся ошибки регулирования. Передаточная функция: W_p(s)=1/Т_аs.

Постоянную времени интегрирования можно определить по переходной характеристике. Координата точки пересечения переходной характеристики с единичным ступенчатым воздействием позволяет на оси абсцисс найти величину постоянной времени интегрирования. По сравнению с П-регулятором, у И-регулятора максимальная ошибка больше, это видно из сравнения переходных характеристик. У И-регулятора медленнее нарастает управляющее воздействие.

Другим недостатком И-регулятора является создаваемый им фазовый сдвиг, равный при всех частотах –π/2, что уменьшает устойчивость системы регулирования. Частотная передаточная функция: W_p(jω)=(1/Т_аω)exp(-jπ/2).

И-регуляторы не могу применяться на объектах, не обладающих самовыравниванием. Система, состоящая из объекта управления без самовыравнивания и И-регулятора неустойчива. Поскольку быстродействие И-регулятора невелико, самовыравнивание объекта должно быть значительным, запаздывание небольшим, а изменение нагрузок плавным.