REGULATORI
Predmet: Auto atsko vođe je pro esa
Izradio: Mila Strahi ić, ET1
Mentor: Mato Filaković, dipl. i g.
Regulator
• član regulacijskog kruga koji djeluje na signal razlike iz
komparatora tako da se postigne zadovoljavajuće
po aša je izlaz e veliči e objekta regulacije
• informacijski dio automatskog sustava i ajvaž iji
pred et proučava ja u auto ati i
Podjela regulatora
S obzirom na opskrbu energijom:
• Autonomni regulatori
• Neautonomni regulatori
S obzirom na vrstu signala:
• Kontinuirani regulatori
• Diskretni regulatori
Autonomni regulatori
• ne aju po oć i izvor e ergije, već troše e ergiju regulira e veliči e
• Pri jer: regulatori razi e tekući e s plovko vodokotlić
• Regulator razi e tekući e s plovko uzi a e ergiju preko uzgo a iz vodovod e reže gdje je voda pod tlako od nekoliko bara, a izvor je u vodospremnicima s gravitacijskim
pado . Ta o je voda dovede a tlač i jevovodo , a energija je iz crpnih postaja koje pogone elektromotori.
Neautonomni regulatori
• imaju ajširu pri je u
• energetski ih apaja po oć i izvor e ergije
• izved a ože iti: električ a, p eu atička, hidraulička
• ajvaž ije su električ e izved e regulatora
• p eu atički uređaji se dosta koriste u ke ijskoj i dustriji zbog eksplozivne i zapaljive sredine
Kontinuirani regulatori
• rade s neprekinutim vremenskim funkcijama napona, struje,
tlaka, zraka…
• područje analogne tehnike
• ajvaž ije su elektro ičke izved e s opera ijski pojačali a
• od 1 . do 1 . to su ili ajvaž iji regulatori
• u suvremenoj tehnologiji analogna se rješe ja sve rjeđe koriste
Diskretni regulatori
• rade s isprekidanim (izlomljenim) vremenskim funkcijama pa
se još azivaju diskontinuiranim ili nekontinuiranim
regulatorima
• danas su ajvaž iji digital i elektro ički regulatori u μP izvedbi
• u suvre e oj auto ati i kada kaže o regulator, redovito mislimo na μR, često u jed očip oj izvedbi
Regulatori s kontinuiranim djelovanjem
• a te elju proučava ja os ov ih vrsta po aša ja, razvije e su razne vrste kontinuiranih regulatora: P, I, PI, PD i PID
• D-regulator i DI-regulator se ne koriste
• najvaž iji su PI, PID i P-regulatori, a manje se koriste I i PD
P-regulatori
• P-regulatori su kontinuirani regulatori s proporcionalnim
djelovanjem
• primjenjuju se za regulaciju najjednostavnijih sustava 1. reda
bez mrtvog vremena
• postoje električ e, hidrauličke i p eu atičke izved e
Statička karakteristika P-regulatora
• agi statičke karakteristike određuje osjetljivost regulatora, od os o koefi ije t pojača ja Kp
• Kod alog pojača ja regulatora je mali nagib karakteristike, a
tada su potrebne velike pro je e ulaz e veliči e.
Grafički prikaz di a ike P-regulatora
She a i vertirajućeg pojačala koje radi kao P-regulator
y = -Kp ∙ x
I-regulatori
• su jedinice s integracijskim djelovanjem
• djeluju tako da uklanjaju regulacijsko odstupanje u ustaljenom
stanju
• djeluju sporo i brzina odziva im ovisi o iznosu regulacijskog
odstupanja
Grafički prikaz di a ike I-regulatora
Shema I-regulatora izvedenog s operacijskim
pojačalo
PI-regulatori
• P-regulator djeluje brzo, ali stvara regulacijsko odstupanje. I-
regulator djeluje sporo, ali uklanja regulacijsko odstupanje.
• za kvalitetnu regulaciju nisu pogodni samostalni P ili I-
regulatori, već se pri je juju PI-regulatori (proporcionalno
integracijski regulatori)
Primjena PI-regulatora
• P-komponenta je dobra za prijelaznu pojavu, a I-komponenta
za ustaljeno stanje
• PI-regulatori su prikladni i za automatske sustave s mrtvim
vremenom
• imaju veliku toč ost i rzi u odziva
• oni su ajčešća vrsta regulatora u reguliranim EM pogonima za
regulaciju brzine vrtnje i struje
Grafički prikaz di a ike PI-regulatora
Shema izvedbe PI-regulatora s operacijskim
pojačalo
TI = integracijska vremenska konstanta PI –regulatora, a to je vrijeme
potrebno da I-djelovanje dostigne isti iznos kao P-djelovanje
y = Kp + (Kp/TI) ∙ t
PD-regulatori
• su proporcionalno-derivacijski regulatori
• mogu se razmatrati kao paralelni spoj proporcionalnog i
deriva ijskog čla a u regulatoru
• os ov a i je z ačajka da vrijed ost izlaz e veliči e e ovisi samo o iznosu signala razlike (odnosno regulacijskog
odstupa ja , već i o brzini promjene signala razlike
• zato im je u početku prijelaz e pojave iz os izlaz e veliči e ajveći, a u ustaljenom stanju je djelatna samo proporcionalna
komponenta
• derivacijska komponenta radi u skladu s tendencijom
pro je e ulaz e veliči e, a proporcionalna komponenta ima
konstantan iznos Kp
• kod PD-reguliranja je visoka toč ost za vrije e prijelaz e pojave (suprotno PI)
Grafički prikaz di a ike PD-regulatora
She a elektro ičke izved e PD-regulatora
• deriva ijska vre e ska ko sta ta se određuje po oću promjenjivog otpornika R3
PID-regulatori
• su proporcionalno integracijsko derivacijski regulatori
• ujedinjuju prednosti sva tri os ov a čla a
• ako se dobro namjeste koeficijenti, PID-regulatori služe za regulaciju bilo kakvih sustava, npr. sustava s mrtvim
vre e o , s više skladišta e ergije, sa strogi regula ijski zahtjevi a…
• P, I i D komponente su spojene paralelno i djeluju neovisno
• P-čla daje veliku brzinu odziva i stal o pojača je
• D-čla povećava rzi u odziva i sprječava veliko regulacijsko
odstupanje
• I-čla daje toč ost, jer potpu o ukla ja grešku u ustalje o stanju
Grafički prikaz di a ike PID-regulatora
She a jed e od elektro ičkih izved i PID-regulatora
YPID = yP + yI + yD
Izvori
• Velibor Ravlić: Auto atika za elektroteh ičke škole
• Nedjeljko Perić: Automatsko upravljanje (predavanja)
• Nikola Šer a : Dinamika i regulacija procesa
• Nikola Mišković: Regulatori