Regulatory

Regulator

    -  organ  sterujący,  w  którym  sygnały  wykonawcze 

powstają  przez  porównanie  wartości  sygnałów  zadających  i  wartości 

sygnałów  pomiarowych  odpowiadających  wielkościom  sterowanym 

oraz przez uformowanie dynamiczne ich różnicy.

 

Podstawowym  zadaniem  regulatora  jest  porównywanie  mierzonej 

wartości wielkości regulowanej y(t) z wartością wielkości zadanej w(t) i 

formowanie  różnicy  wartości  tych  sygnałów  e(t)  w  celu  wytworzenia 

odpowiedniej wielkości sterującej. 

e(t) = W(t) - y(t),

Na  podstawie  różnicy  sygnałów:  regulator  oddziałuje  wg  określonego 

algorytmu sygnałem wyjściowym na organ wykonawczy, a ten z kolei 

wpływa  na  zmniejszenie  powstałego  w  wyniku  zakłóceń  uchybu 

regulacji e(t). 

Regulator  jest  więc  urządzeniem  składającym  się  z  zespołu 

elementów,  realizujących  określone  zadania  funkcjonalne,  który 

na  każdą  zmianę  wartości  wielkości  regulowanej  odpowiada 

określoną zmianą wartości wielkości nastawczej.

 

Regulator i urządzenia współpracujące (pomiarowe i wykonawcze) 

muszą być pod względem parametrów technicznych odpowiednio 

do  siebie  dobrane  (dopasowane),  tzn.  wyjście  każdego  ze 

sprzężonych ze  sobą organów musi  być dostosowane do wejścia 

organu współpracującego.

W  skład  zespołu  elementów  funkcjonalnych,  z  których  zbudowany 

jest regulator, najczęściej wchodzą:

•Element  zadający 

(

zadajnik

),  który  przechowuje  i  odtwarza  sygnał 

odpowiadający wartości wielkości zadanej f,

•Element  porównujący 

(

węzeł  sumujący

),w  którym  wartość  sygnału 

wyjściowego e jest wynikiem różnicy sygnałów  wartości mierzonej y 

i wartości zadanej w : e = w - y,

•Element  korekcyjny 

(

przetwornik,  przekształtnik  sygnału

)  o 

odpowiednich własnościach dynamicznych, formujący sygnał uchybu 

regulacji  e  dla  osiągnięcia  pożądanych  własności  dynamicznych 

regulatora,

•Wzmacniacz

, wzmacniający sygnał sterujący.

W 

różnych 

rozwiązaniach 

techniczno-konstrukcyjnych 

regulatorów  przemysłowych  poszczególne  elementy  tworzą 

zwartą  całość  lub  stanowią  oddzielnie  bloki  funkcjonalne,  jak 

np.  zadajnik,  wzmacniacz  sygnału  sterującego  itp.  Zestaw 

wymienionych  elementów  funkcjonalnych  w  określonych 

połączeniach  tworzy  zamknięty  obieg  działania,  zwany   

obwodem  lub  układem  regulacji.

Regulator 

czerpie 

informacje 

o 

zachowaniu 

obiektu 

regulowanego  ze  sprzężenia  zwrotnego.  Służy  on  do 

doprowadzenia  obiektu  do  żądanego  stanu  i/lub  poprawy 

niekorzystnych cech obiektu regulowanego. 

Regulator  może  np.  poprawić  dynamikę  obiektu  regulowanego  (np. 

silnik  będzie  szybciej  osiągał  żądaną  prędkość).  Błędne  użycie  może 

prowadzić  do  niestabilności  obwodu  regulacji.  Miejsce  regulatora  w 

układzie regulacji przedstawia rysunek.

Schemat blokowy układu regulacji 

x – wartość zadana wielkości regulowanej,  y – sygnał regulowany, y

1 

– sygnał 

pomiarowy, 
u – sygnał sterujący, u

1

 – sygnał regulujący, e – uchyb regulacji.

Regulator

 – jest więc elementem pośredniczącym między członami 

pomiarowymi i nastawiającymi

Regulatory 

można 

klasyfikować 

(za 

encyklopedią 

techniki 

automatyka)  w  sposób  analogiczny  do  klasyfikacji  sygnałów  i 

elementów  układów  automatyki  lub  na  podstawie  innych  kryteriów  i 

zależności związanych z :
•budową konstrukcyjną, 
•przeznaczeniem, 
•sposobem działania, 
•własnościami dynamicznymi, 
•rodzajem nośnika sygnału, 
•rodzajem energii pomocniczej, 
•charakterem zmian wielkości zadanej itp.,
• np. ze względu na postać i ciągłość sygnałów wyjściowych 

spotykamy się z podziałem na regulatory o  działaniu ciągłym i 

przerywanym. 

W zależności od sposobu budowy regulatora wyróżnia się :

• Regulatory działania bezpośredniego,
• Regulatory działania pośredniego. 
  

Pierwsze z nich nie wykorzystują do nastawienia elementu 

wykonawczego energii ze źródeł pomocniczych, dostarcza 

jej bezpośrednio element pomiarowy.  

     Regulatory działania pośredniego mogą być w zależności 

od charakteru źródła energii pomocniczej:

• hydrauliczne,
• elektryczne,
• mieszane (np. elektryczno –pneumatyczne).

W  zależności  od  postaci  sygnałów  występujących  w  regulatorach 

wyróżnia się

:

•analogowe,
•cyfrowe,
•analogowo-cyfrowe.

Regulatory analogowe klasyfikuje się często na podstawie charakteru 

sygnału nastawiającego:

• Regulator o działaniu ciągłym

 — to regulator, w którym wielkość 

wyjściowa zależy w sposób ciągły od wielkości wejściowej, 

•  Regulator  o  działaniu  przerywanym

  —  to  regulator,  w  którym 

wielkość  wyjściowa  ma  charakter  przerywany  lub  jest  funkcją 

nieciągłą wielkości wejściowych.

W grupie  regulatorów  o  działaniu ciągłym  można wyróżnić: 
•  regulatory liniowe analogowe ciągłe,
• regulatory nieliniowe analogowe ciągłe.

Regulatory o działaniu  przerywanym dzielimy na:
• regulatory wielopołożeniowe,
• impulsowe,
•krokowe. 

Charakter  zmian  wielkości  zadanej  stanowi  również  podstawę 

klasyfikacji:
•Regulatory stałowartościowe,
•Regulatory programowe,
•Regulatory nadążne,
•Regulatory ekstremalne,
•Regulatory adaptacyjne,

Przy  czym  w  zależności  od  liczby  sterowań  parametrów  wyróżnia 

się:

jedno i wieloparametrowe 

Ze  względu  na  własności  dynamiczne  i  rodzaj  algorytmu  działania 

regulatory można podzielić:

— regulatory proporcjonalne (P) ,

— regulatory całkowe (I) ,

— regulatory proporcjonalno-całkowe (PI) ,

— regulatory proporcjonalno-różniczkowe (PD) ,

—regulatory proporcjonalno-całkowo-różniczkowe (PIU) .

Nie  wymieniono  tu  regulatorów  o  własnościach  wyłącznie  różniczkujących  (D), 

które  nie  spełniają  indywidualnie  zadań  regulacji  automatycznej,  również  i 

regulatory  o  własnościach  całkowo-różniczkujących  nie  są  przydatne  w  układach 

sterowania zamkniętego.

PRAWO REGULACJI
 

Związek  funkcyjny  między  przyrostem  sygnału  nastawiającego  u  i  przyrostem 

uchybu E nazywamy prawem regulacji. Możemy, więc napisać, że prawem regulacji 

jest równanie

Przyrost u = f ( przyrost E).