Typy i sposób działania regulatorów

Regulator jest to urządzenie działające w układzie automatycznej regulacji wytwarzające sygnał sterujący na podstawie sygnału uchybu regulacji.

Wyróżnia się następujące grupy regulatorów:

• regulatory o działaniu nieciągłym,
• regulatory o działaniu ciągłym,
• regulatory o działaniu dyskretnym.

Regulatory o działaniu nieciągłym charakteryzują się dwoma jednoznacznie określonymi wartościami sygnału wyjściowego. Regulatory te często są stosowane w układach regulacji temperatury, ciśnienia, wysokości poziomu napełnienia zbiorników (rys. 1.17).

1.17. Regulator bimetaliczny
[Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H., Zippel B.: Mechatronika. REA, Warszawa, 2002]
 

Regulatory o działaniu ciągłym zmieniają wartość wielkości sterującej w sposób ciągły. Regulatory te nazywane są regulatorami analogowymi. Wśród regulatorów o działaniu ciągłym najczęściej stosowane są:

• regulatory proporcjonalne,
• regulatory proporcjonalno-całkowe,
• regulatory proporcjonalno-całkowo-różniczkowe.

W przypadku regulatora proporcjonalnego sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do sygnału wejściowego. Prostym przykładem regulatora proporcjonalnego jest regulator Watta (rys. 1.18.).

1.18. Regulator proporcjonalny
[Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H., Zippel B.: Mechatronika. REA, Warszawa, 2002]

Regulatory proporcjonalno-całkowy charakteryzuje się tym, że sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do sygnału wejściowego oraz całki sygnału wejściowego. Regulatory te stosowane są w układach regulacji prędkości obrotowej. Regulatory proporcjonalno-całkowo-różniczkujące zawierają w sobie cechy regulatorów proporcjonalnych oraz proporcjonalno-całkowych. Są regulatorami uniwersalnymi i zapewniają w każdym układzie regulacji minimalizację odchyłki regulacji i stabilne zachowanie układu. Współcześnie w budowie maszyn i przyrządów do sterowania i regulacji stosowana jest technika komputerowa, wykorzystywane są sterowniki komputerowe oraz sterowniki programowalne. Urządzenia te działają w oparciu o sygnały cyfrowe. Sygnały cyfrowe w dogodny sposób pozwalają na gromadzenie oraz przetwarzanie informacji o
parametrach procesów, które wykorzystuje się w procesach regulacji. Regulatory cyfrowe realizowane są jako programy w sterownikach. Sygnały przekazywane w układzie sterowania są związane z wielkościami fizycznymi, które reprezentują. Dotyczy to zarówno sygnałów wyjściowych, jak i sterujących.

Ogólnie można je podzielić na cztery grupy:

• Sygnały mechaniczne – mogą być wytwarzane za pomocą krzywek, dźwigni itp.
• Sygnały hydrauliczne – wytwarzane najczęściej przez czujniki przepływu (zwężki pomiarowe) lub czujniki ciśnienia, np. podczas regulacji poziomu wody w zbiorniku na podstawie ciśnienia na jego dnie.
• Sygnały pneumatyczne – wytwarzane przez różnego rodzaju czujniki ciśnienia (membranowe, mieszkowe). Są one powszechnie stosowane w urządzeniach automatyki wykorzystujących napędy pneumatyczne.
• Sygnały elektryczne – obecnie najpopularniejsze. Dla większości wielkości fizycznych opracowano przetworniki do czujników pomiarowych, dzięki którym można uzyskać wartość mierzoną w postaci sygnału elektrycznego: analogowego lub cyfrowego.

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.