Základy regulátorů

Regulátor (controller) může být jednoduše popsán následovně:

Srovnávací prvek a funkce regulátoru popisují chování regulátoru.

Následující text popisuje nejdůležitější typy regulátorů. Odezva regulátoru nám hodně říká o jeho chování. Odezva na jednotkový skok popisuje, jak řídicí jednotka reaguje na nevyrovnanou změnu procesní hodnoty.

Tři základní typy regulátorů jsou následující:

Regulátory mohou být tvořeny kombinací těchto tří. Například PI regulátor je proporcionálně integrační regulátor.

P regulátor

Proporcionální regulátor (P regulátor) mění regulovanou proměnnou M úměrně regulační odchylce. P regulátor zapůsobí okamžitě, ale nemůže zmenšit regulační odchylku na nulu.

MPn = kP × en

MPn: Regulovaná proměnná P regulátoru v čase n

kP: Přírustek P regulátoru

en: Regulační odchylka v čase n

Následující obrázek ukazuje skok v procesní hodnotě a reakci regulátoru:

Souhrn

P regulátor má následující charakteristiky:

I regulátor

Integrační regulátor (I regulátor) mění regulovanou proměnnou M úměrně k regulační odchylce a času. I regulátor pracuje se zpožděnou akcí. To zcela odstraní regulační odchylku.

Aby bylo možné vypočítat hodnotu regulované proměnné v časovém období n, musí být doba do této doby rozdělena na malé časové úseky. Regulační odchylka na konci každého časového úseku musí být sečteny (integrovány) a poté jsou vloženy do výpočtu.

MIn = kI × (TS / TI) × (en + en-1 + en-2 + en-3 + … + e0) = kI × (TS / TI) × en + MIn-1

MIn: Regulovaná proměnná I regulátoru v čase n

MIn-1: Regulovaná proměnná I regulátoru v čase n-1; nazývá se také integrální suma

kI: Přírustek I regulátoru

TS: Čas vzorkování, doba trvání časového úseku

TI: Integrální čas: pomocí této doby je řízen vliv integrální části na regulovanou proměnnou

en: Regulační odchylka v čase n

en-1: Regulační odchylka v čase n-1; atd.

e0: Regulační odchylka na začátku výpočtů

Následující obrázek ukazuje skok v procesní hodnotě a reakci regulátoru:

Souhrn

I regulátor má následující charakteristiky:

PI regulátor

PI regulátor okamžitě zmenšuje regulační odchylku a nakonec ji sníží na nulu.

Mn = MPn + MIn = kP × en + kI × (TS / TI) × en + MIn-1

Mn: Regulovaná proměnná v čase n

MPn: Proporcionální část regulované proměnné

MIn: Integrační část regulované proměnné

MIn-1: Regulovaná proměnná I regulátoru v čase n-1; nazývá se také integrální suma

kP: Přírustek P regulátoru

kI: Přírustek I regulátoru

TS: Čas vzorkování, doba trvání časového úseku

TI: Integrální čas: pomocí této doby je řízen vliv integrální části na regulovanou proměnnou

en: Regulační odchylka v čase n

Následující obrázek ukazuje skok v procesní hodnotě a reakci regulátoru:

Souhrn

PI regulátor má následující charakteristiky: