Назначение и принцип работы

Трехпозиционные регуляторы обеспечивают хорошее качество регулирования для инерционных объектов с малым запаздыванием.

Трехпозиционные регуляторы используются для управления переключательными элементами - дискретными исполнительными устройствами:

1. электромеханическими реле,

2.контакторами,

3. транзисторными ключами,

4. симисторными или тиристорными устройствами и др.

Трехпозиционные регуляторы используются для систем управления уровнем различных веществ, для систем управления нагреванием-охлаждением различных тепловых процессов, холодильных установок, регулирования микроклимата подогревателем и вентилятором, для систем распределения и смешивания различных потоков веществ с помощью трехходовых клапанов, кранов, смесителей, реверсивных электродвигателей, сервоприводов и др.

Трехпозиционный регулятор включает при помощи переключательных элементов электродвигатель исполнительного механизма на правое вращение (например, открытие регулирующего органа), остановку или левое вращение (соответственно - закрытие регулирующего органа), три позиции (отсюда и название регулятора - трехпозиционный) - электродвигатель включен на правое вращение, полностью остановлен или включен на левое вращение.

Принцип работы трехпозиционного регулятора рассмотрим на емкости с водой, с постоянно работающим насосом подкачки - см. рис.3.15.

Для измерения уровня в емкости установлен датчик уровня. На линии подкачки после насоса установлен регулирующий клапан с электроприводом. При заданном уровне SP - «норма» - клапан находится в некотором промежуточном положении.

При уменьшении уровня ниже уставки SP_L «нижний уровень» включится электродвигатель сигналом Б (больше), открывая клапан.

При восстановлении уровня электродвигатель клапана остановится (снятием сигнала Б) - уровень будет находиться в зоне SP «норма».

Если уровень повысится выше уставки SPh «верхний уровень», то клапан закроется, отключится электродвигатель сигналом М (меньше).

Рис. 3.15. Схема управления регулятором уровня в емкости

АР - трехпозиционный регулятор

ИМ - исполнительный механизм

LE - датчик уровня

SP - заданное значение

SPh - заданное значение верхнего уровня

SPl - заданное значение нижнего уровня

DB -зона нечувствительности регулятора

М - сигнал регулятора «меньше»

Б - сигнал регулятора «больше»

Регулятор работает по принципу SPl «нижний уровень» - SP «норма» (средний уровень) - SPh «верхний уровень».

Величина ширины зоны нечувствительности (мертвой зоны) DB (зона «норма») - является программируемым параметром настройки трехпозиционного регулятора.

Увеличение ширины зоны нечувствительности DB уменьшается точность регулирования и может привести к тому, что в процессе работы САР регулирующий орган будет без остановки перемещаться от одного крайнего положения к другому, т.е., не будет отличаться от двухпозиционного регулятора. К такому же результату приводит значительное увеличение скорости регулирующего органа.

Диапазон нечувствительности (мертвая зона) DB устанавливается с центром в заданной точке.

Структурная схема трехпозиционной системы регулирования приведена на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Структурная схема трехпозиционной системы регулирования

АР - трехпозиционный регулятор,

ОУ - обьект управления,

SP - узел формирования заданной точки (задания),

Е - рассогласование регулятора,

PV=X- регулируемая величина,сигналы Б (больше) и М (меньше) - управляющие воздействия,

Z - возмущающее воздействие.

Проведем моделирование работы релейной системы управления (Рис. 3.17).

Рис. 3.17 Структурная схема системы

Рис. 3.18. График переходного процесса