Інтегральні регулятори (І-регулятори)

В інтегральних регуляторах швидкість зміни вихідної величини X_р пропорційна до вхідної величини Υ, тобто d X_р (t) / dt = К_ί * Υ,

де К_ί – коефіцієнт пропорційності або передавання інтегрального регулятора.

Таким чином, вихідна величина X_р інтегрального регулятора, як функція часу t, визначається рівнянням:

X_р (t) = (1/T_р) * ∫ Υ dτ,

де Т_р – час інтегрування – параметр настроювання І-регулятора.

Застосовується також інша форма запису для інтегрального закону регулювання:

X_р = (Κ_р/ T_і) * ∫ Υ (t) dt,

де Κ_р - умовний коефіцієнт передавання інтегрального регулятора;

T_і - умовна стала часу інтегрування.

Передавальна функція інтегрального закону регулювання: W_Р = Κ_р / (T_і • р).

Структурна схема І-регулятора:

Оскільки I-регулятор є інтегруючою ланкою, то статичної характеристики для інтегрального закону регулювання не існує, а динамічна характеристика має вигляд:

З даних графіків видно, що зі збільшенням часу інтегрування (Тр3 > Тр2 > Тр1) регулююча дія Х р за один і той самий відтинок часу t зменшується відповідно до математичного виразу, який описує інтегральний закон.

Прикладом І - регулятора може служити регулятор прямої дії тиску газу в трубопроводі, виконаний на базі мембранного механізму з вантажем.

На принциповій схемі I – регулятора застосовані такі позначення елементів: 1 – Шток, 2 - Місце опори (Б), 3 – Важіль (А - В), 4 – Вантаж (В), 5 – Вентиль, 6 – Манометр, 7 – Регулюючий орган (регулюючий клапан).

Зміна тиску Р в трубопроводі, наприклад його зростання, з допомогою мембрани створює момент на плечі АБ важеля 3, якому протидіє момент вантажу 4 на плечі БВ важеля. В початковий момент регулюючий клапан 7 прикриває сідло регулюючого органу і тиск Р в трубопроводі зменшується. Одночасно зменшується сила тиску зі сторони мембрани через шток 1 на регулюючий клапан 7. Через деякий час завдяки важелеві 4 система повернеться до початкового стану рівноваги. Значення тиску в трубопроводі визначається величиною вантажу 4 і місцем опори важеля 3, а час інтегрування Т_р змінюється з допомогою вентиля 5.

Інтегральні регулятори забезпечують високу точність стабілізації параметрів технологічного процесу, але мають малу швидкодію.