Regulatoare automate3.1. GeneralitatiRegulatorul automat are rolul de a prelua operational semnalul de eroare, (obtinut n urma comparatiei liniar-aditive a marimii de intrarersi a marimii de reactieyr, n elementul de comparatie) si de a elabora la iesire un semnal de comandaupentru elementul de executie, figura3.1.Informatiile curente asupra desfasurarii procesului tehnologic se obtin cu ajutorul traductorului de reactie si sunt prelucrate de regulatorul automat n conformitate cu o anumita lege care defineste algoritmul de reglare automata. Algoritmii de reglare (legile de reglare) conventionali, utilizati frecvent n reglarea proceselor tehnologice sunt de tip proportional-integral-derivativ (PID).

Figura 3.1.Implementarea unei anumite legi de reglare se poate realiza printr-o varietate destul de larga a constructiei regulatorului, ca regulator electronic, pneumatic, hidraulic sau mixt.Chiar si n cadrul aceleiasi categorii constructive se pot realiza variante diferite, fiecare solutie oferind anumite avantaje din punct de vedere al preciziei de realizare a legii de reglare, a pretului, a sigurantei n functionare si a flexibilitatii n exploatare.n tabelul3.1 se prezinta o clasificare generala a regulatoarelor automate.Tabelul 3.1.Clasificarea regulatoarelor automate

Dupa caracteristicile de transferale instalatiei tehnologiceDupa caracteristicile constructivesi functionale ale regulatoarelor

Regulatoare cu caracteristici de transfer invariante folosite n urmatoarele categorii de sisteme:- sisteme de stabilizare automata (r=ct.);Dupa tipul actiunii regulatorului:- regulatoare cu actiune continua, liniare sau neliniare;- regulatoare cu actiune discreta, cu impulsuri modulate sau numerice.

- sisteme de reglare cu program (r=f(t) cunoscut);- sisteme de urmarire (r=f(t) necunoscut aprioric).Dupa constructia blocului regulator si a semnalelor folosite:- regulatoare unificate;- regulatoare specializate.

Regulatoare cu caracteristici de transfer variabile:- regulatoare adaptive;- regulatoare instruibile;- regulatoare extremale (optimizatoare automate).Dupa natura purtatorului de informatie:- regulatoare electronice;- regulatoare pneumatice;- regulatoare hidraulice;- regulatoare mixte (electrohidraulice, electropneumatice).

Dupa viteza de raspuns a instalatiei tehnologice:- regulatoare pentru procese rapide;- regulatoare pentru procese lente.Dupa tipul reactiei folosite:- regulatoare cu reactie dupa marimea de i 343j96d esire;- regulatoare cu reactie dupa variabilele de stare (regulatoare cu estimatoare de stare).

Dupa numarul marimilor de iesire ale instalatiei tehnologice:- regulatoare monovariabile;- regulatoare multivariabile.Dupa modul de instalare:- regulatoare de panou;- regulatoare locale.

Legile de reglare clasice (de tip P, PI, PID) se realizeaza n cadrul regulatoarelor cu actiune continua cu ajutorul circuitelor operationale cu elemente pasive, instalate pe calea de reactie a unor amplificatoare operationale (figura3.2).

Figura 3.2.Daca factorul de amplificare KAal blocului amplificator este suficient de mare, comportarea intrare-iesire a regulatorului este determinata numai de elementele si structura circuitului de reactie operationala conform relatiei:.Prin alegerea convenabila a circuitului de reactie (care prezinta o anumita functie de transfer HC(s)), se obtin diferiti algoritmi de reglare. Pentru legile de reglare tipizate, functiile de transfer ideale au expresiile:Regulator P:

Regulator PI:

Regulator PID:

unde KRreprezinta factorul de amplificare, Ticonstanta de timp de integrare, Tdconstanta de timp de diferentiere, iar q factorul de interinfluenta.Desi foarte avantajoasa din punct de vedere constructiv, aceasta metoda nu poate asigura independenta parametrilor de acord ai regulatorului (KR, Ti, Td).Folosirea unor canale separate pentru prelucrarea operationala a semnalelor de eroare elimina complet toate dificultatile aferente interinfluentei, asigurnd realizarea functiei de transfer (a regulatorului PID) cu un grad de interdependenta q=0 si o independenta totala a acordarii parametrilor KR, Ti, Td. O astfel de solutie este prezentata n figura3.3.

Figura 3.3.Varianta din figura3.3. este caracterizata de un pret de cost mai ridicat, determinat de utilizarea a trei amplificatoare operationale (fata de unul singur n schema din figura3.2.), dar avantajele functionale pe care le prezinta i ofera perspective largi de utilizare n realizarea regulatoarelor moderne. Realizarea legii de reglare PID n cadrul sistemelor de stabilizare automata (r=const.) se face cu ajutorul unui regulator de tip PI (care are o constructie mai simpla) si a unui bloc de tip PD, instalat pe calea de reactie, figura3.4.

Figura 3.4.O categorie mai importanta de regulatoare care se dezvolta n prezent sunt regulatoarele cu reactie dupa stare. Utilizarea descrierii matematice intrare-stare-iesire ofera informatii complete asupra comportarii dinamice a sistemului n ansamblul sau si permite, prin utilizarea ca marimi de reactie a marimilor de stare, realizarea unor solutii mult mai avantajoase de reglare a proceselor, folosind pentru aceasta regulatoare cu elemente proportionale.Pentru obtinerea unor performante superioare, legate de satisfacerea att a regimului stationar, ct si a regimului tranzitoriu, este indicata combinarea reglarii dupa stare cu reglarea dupa iesire, figura3.5.Estimatorul de stareESprimeste marimileusiysi elaboreaza starea estimata,1care se utilizeaza n regulatorul automat ca marime de reactie. Reglarea combinata dupa iesire si stare asigura obtinerea unor erori stationare nule pentru variatii treapta ale marimii de referinta si ale perturbatiei.

Figura 3.5.3.2 Structura regulatoarelor automate electroniceBlocul regulator este alcatuit din mai multe parti componente interconectate functional, care permit realizarea att a legii de reglare propriu-zise (exprimata analitic prin dependenta dintre marimea de iesire si marimea de intrare), ct si a unor functii auxiliare de indicare, semnalizare a depasirii valorii normale pentru anumite marimi, desaturare, trecere automat-manual etc.n figura3.6., se prezinta structura blocului regulator, tipica pentru marea majoritate a regulatoarelor industriale.

Figura 3.6.3.3. Constructia regulatoarelor automate electroniceRegulatoarele electronice sunt realizate ntr-o diversitate larga de tipuri constructive si functionale, ca regulatoare unificate si, mai rar, ca regulatoare specializate.Varianta unificataprezinta avantaje esentiale printre care mentionam: permite o mare elasticitate n realizarea celor mai complexe scheme, cu un numar mic de blocuri componente interschimbabile, conduce la o tipizare si uniformizare a panourilor de automatizare, deci si la reducerea pretului si la mbunatatirea conditiilor de exploatare, asigura posibilitati sporite pentru o productie de serie.Constructia regulatoarelor electronice difera n functie de utilizarea lor pentru reglarea proceselor rapide sau lente, unde trebuie sa asigure constante de timp compatibile cu dinamica procesului. Daca pentru reglarea proceselor rapide constantele de timp se obtin relativ usor si cu precizie corespunzatoare, pentru procesele lente dificultatile sunt mult mai mari.La noi n tara au fost realizate sistemele UNIDIN destinate reglarii proceselor rapide, iar pentru procese lente sistemul unificatebazat pe principiul modularii si demodularii si sistemul SEROM, cu circuite integrate, avnd semnale unificate multiple n tensiune si curent.Utilizarea circuitelor digitale integrate pe scara medie si pe scara larga a condus la perfectionarea regulatoarelor numerice si la realizarea sistemelor numerice de reglare folosite n cadrul sistemelor ierarhizate de automatizare.n cadrul regulatoarelor electronice realizate cu circuite integrate (care reprezinta conceptia actuala de implementare a legilor de reglare), problemele rezistentei la intrare, ale valorii constantelor de timp, ale amplificarii si ale derivei nulului sunt strns legate ntre ele si reprezinta unele din problemele principale ale constructiei acestor regulatoare.3.3.1. Regulatoare electronice pentru procese rapideDomeniul proceselor rapide cuprinde acele procese tehnologice care se caracterizeaza prin constante de timp pna la 10 sec. Un exemplu tipic l reprezinta procesele din domeniul actionarilor electrice (reglari de pozitie, viteza, tensiune, curent etc.), al echipamentelor electroenergetice (generatoare sincrone, invertoare etc.), sau echipamentelor electrohidraulice (reglarea turbinelor hidraulice).Sistemul unificat de reglare a proceselor rapide UNIDIN cuprinde att aparatura de masurare (traductoare de curent, de tensiune, de pozitie, de viteza, de rotatie etc.) ct si elementele de prelucrare a informatiei (regulatoarele) si dispozitivele de comanda (complexul de comanda pe grila) a elementelor de executie electrice (comutatoare cu tiristoare, amplificatoare magnetice, masini electrice amplificatoare).Schema generala a unui regulator continuu destinat proceselor rapide este prezentata n figura3.7. si cuprinde amplificatorul de c.c. notat cu A si caracterizat de impedantele de intrare Zisi iesire Ze, de amplificarea n tensiune Au, impedantele de intrare Z0si Z0*(Z0*pe calea de prescriere iar Z0pe cea de reactie a sistemului) si impedantele de reactie proprii regulatorului Z1, Z2si Z3.

Figura 3.7.Semnalul de abatere uScare ajunge la intrarea regulatorului (raportat nsa la calea de reactie) este:

iar ueeste tensiunea de iesire a regulatorului. n raport cu dispozitia elementelor de reactie se defineste impedanta echivalenta a acestora:.Functia de transfer a amplificatorului A cu reactie va fi:

valabila pentru Z0*=Z0. Expresiar(s) depinde de toate elementele de circuit din figura3.7. n cazul idealizat, cnd Au, Zi, si Ze0, coeficientulr(s) este unitar, rezultnd functia de transfer idealizata a regulatoarelor de forma:.Comportarea dorita se stabileste prin alegerea adecvata a elementelor de reactie Z1, Z2si Z3, de obicei rezistente si/sau condensatoare.n tabelul3.2 se prezinta tipurile uzuale de regulatoare folosite, functiile de transfer si raspunsurile indiciale corespunzatoare.Tabelul3.2.Tipul regulatoruluiFunctia de transferRaspunsul indicial

P

PI

PD

PID

Precizia de realizare a legii de reglare si comportarea regulatorului UNIDIN sunt determinate, n afara de caracteristicile deosebite impuse amplificatorului electronic, si de calitatea componentelor electronice pasive (rezistente si capacitati) din circuitul de reactie operationala care trebuie sa aiba o precizie deosebita pentru a asigura invariatia caracteristicilor de transfer ale regulatorului. Pentru aceasta se folosesc rezistente bobinate de mare precizie sau cu pelicula metalica si condensatoare cu film plastic sau metalic.3.3.2. Regulatoare electronice pentru procese lenteDomeniul proceselor lente se caracterizeaza prin constante de timp mai mari de 10s si cuprinde marea majoritate a proceselor industriale (industria chimica, metalurgica, industria constructiilor de masini, industria materialelor de constructii, o buna parte din instalatiile utilizate n industria energetica etc.). O alta caracteristica generala a proceselor lente consta n faptul ca timpul mort nu este neglijabil si trebuie luat n consideratie n proiectarea regulatoarelor electronice.3.3.2.1. Regulatoare electronice continueRegulatoarele automate folosite pentru reglarea acestor procese trebuie sa asigure obtinerea unor constante de timp mari, fapt care implica dificultati constructive cu att mai mari cu ct se cere o precizie de realizare a legii de reglare mai buna.Regulatoare electronice cu modulare si demodularePentru eliminarea acestor inconveniente, la realizarea regulatoarelor automate pentru procese lente, una din primele variante constructive utilizeaza principiul modularii si demodularii reprezentat n figura3.8. Aceasta solutie constructiva prezinta marele avantaj ca realizeaza amplificarea n curent alternativ (unde nu apare problema derivei nulului) si totodata corectia se realizeaza simplu, n curent continuu, circuitul de reactie negativa operationala fiind conectat ntre amplificatoarele de curent continuu A1si A2.Modulatorul M si demodulatorul D, alimentate de la oscilatorul O, se realizeaza de regula cu tranzistoare n regim de comutatie, cu diode varicap sau cu modulatoare magnetice.

Figura 3.8.Solutiile moderne care folosesc amplificatoare operationale cu circuite integrate sunt prevazute la intrare cu tranzistoare cu efect de cmp TEC, care asigura rezistente de intrare comparabile cu ale tuburilor electronice.n prezent exista n exploatare o mare varietate de regulatoare electronice tipizate cu actiune continua, pentru procesele lente, care functioneaza pe principiul prezentat n figura3.8.La noi n tara acest principiu a stat la baza realizarii regulatoarelor asimilate dupa o licenta Hokushin-Japonia.Regulatoare continue cu circuite integrateLa ntreprinderea de Elemente de Automatizare (IEA) Bucuresti, iar mai apoi la ntreprinderea de Electronica Industriala (IEIA) Cluj-Napoca a fost realizat un regulator electronic pentru procese lente, care face parte din echipamentele sistemului unificat de reglare SEROM, conceput si realizat n tara. Cele patru variante de regulator, denumite simbolic ELC11311134 sunt realizate cu circuite integrate, n constructie modulara avnd semnalul de iesire continuu sau discontinuu.Regulatorul este prevazut cu elemente de interfata cu calculatorul pentru a putea fi folosit att n regim de supraveghere, ct si n conducerea numerica directa.Regulatoarele electronice clasice destinate reglarii automate a proceselor industriale uzuale realizeaza o functie de transfer idealizata de tip PID, de forma:.Efectele proportional, integral si derivativ sunt evidentiate cantitativ prin constantele KR, Ti, respectiv Td. Exista situatii practice n care este indicata folosirea unor regulatoare P, I, PI sau PD. Regulatoarele PID aflate n fabricatie curenta satisfac si aceasta cerinta.Considernd schema bloc simplificata a unui sistem de reglare automata (figura3.9.), acesta s-ar comporta ideal daca n orice moment de timp marimea de iesire ar reproduce instantaneu variatiile marimii de intrare si ar fi insensibila la variatiile marimii de perturbatie.

Figura 3.9.Efectul derivativ D conduce la amplificarea nedorita a frecventelor nalte, asa nct functia de transfer reala n majoritatea realizarilor practice ale regulatoarelor electronice este de forma:

care evita salturile nepermise ale semnalului de iesire la semnal de intrare treapta. Din aceleasi motive, adeseori efectul derivativ este introdus pe circuitul de masura.Componentele proportionala si integrala ale legii de reglare se obtin cu ajutorul amplificatoarelor operationale. Componenta derivativa se obtine indirect, cu ajutorul unui circuit integrator plasat n bucla de reactie negativa a unui amplificator (figura3.10.).Functia de transfer echivalenta va fi:.

Figura 3.10.Factorul de amplificare A este dat de A=R2/R1iar constanta de timp de derivare Td=RdCd/aeste ajustabila prin potentiometrul P.Regulatoarele electronice pentru procese lente folosesc amplificatoare operationale de buna calitate si realizeaza functii suplimentare de limitare simetrica sau nesimetrica a marimii de iesire, compensarea tensiunilor de deriva, atenuarea semnalelor de frecvente nalte (zgomote), protectia intrarilor etc. Totodata asigura valori n limite largi ale constantelor KR, Ti, Td. Uneori, n locul constantei de proportionalitate KRse utilizeaza notiunea de banda de proportionalitate BP, definita ca procentul din domeniul marimii de intrare n regulator pentru care se produce o marime de iesire de 100%, de catre efectul P. Daca domeniul marimii de intrare este egal cu domeniul marimii de iesire, atunci relatia dintre BP si KReste:KR=100/BP[%].Regulatorul PID continuu ELC 1132Este un regulator cu structura PID, face parte din sistemul unificat cu circuite integrate SEROM si este destinat utilizarii n bucle de reglare automata aferente proceselor tehnologice lente, cnd elementele de executie sunt de tip continuu.n functie de variantele de echipare: cu sau fara sursa interna de referinta, cu circuit de reactie operationala ce permite obtinerea unei legi de reglare PI sau PID, se deosebesc diferite variante ale acestor regulatoare.Functional, se compara valoarea marimii reglate (de masura) cu cea prescrisa (de referinta), rezultnd abaterea de reglare care este prelucrata analogic. Se obtine marimea de comanda ce actioneaza n sensul micsorarii abaterii de reglare. Semnalele de intrare se obtin de la traductoare, nregistratoare, alte regulatoare, calculatoare de proces etc. si pot fi semnale unificate (n curent sau tensiune) sau impulsuri modulate n durata (regim "calculator"). La iesire se obtine un semnal continuu de curent unificat care se poate aplica fie elementului de executie, fie altui regulator (reglare n cascada). Cuplarea cu un calculator se poate face fie n regim de comanda a referintei (SCC) fie n regim de comanda a semnalului de iesire (DDC).Ansamblul functional se gaseste ntr-o carcasa paralelipipedica, montat pe un sasiu glisant, schema electrica fiind echipata pe module debrosabile, cu un panou frontal (figura 3.11.) avnd elementele principale de comanda si semnalizare.

Figura 3.11.1.Indicator abatere6.Buton pentru echilibrare;

2.Indicator semnal de iesire;7.Buton sensibilitate abatere;

3.Banda indicatoare referinta interna;8.Butoane actionare semnal iesire;

4.Buton comanda referinta interna;9.Comutator automatmanual A/M.

5.Comutator referinta internaexterna I/E;

Pe panoul frontal sunt prevazute urmatoarele elemente de afisare: valoarea semnalului masurat sau a abaterii, valoarea referintei interne si/sau externe, valoarea semnalului de iesire. De asemenea, pe panoul frontal operatorul poate actiona urmatoarele comenzi: selectarea modului de lucru A/M/C (automat/ manual/ cu calculatorul), selectarea referintei I/E (referinta interna sau externa), prescrierea referintei interne, comanda semnalului de iesire pentru functionarea n regimul manual, echilibrarea referintelor, demultiplicarea cu 10 a sensibilitatii indicatorului de abatere.Cu ajutorul butoanelor din interiorul regulatorului operatorul poate efectua urmatoarele comenzi interne: prescrierea parametrilor de acordare BP, Ti, Td; tipul de comanda, direct/ invers, n functie de caracteristica elementului de executie ; stabilirea limitelor semnalului de iesire.Parametrii de acordare sunt:BP:2500% continuu; 21000% la comanda speciala;Ti:0.62000s continuu pe trei trepte;Td:0,5800s continuu pe trei trepte.Limitarea inferioara a semnalului de iesire: 0%.Limitarea superioara a semnalului de iesire: 100%.Aparatul se compune din urmatoarele subansamble functionale:1.Subansamblul de comanda si afisare: permite comanda manuala a referintei, a semnalului de iesire, precum si urmarirea abaterii de reglare si posibilitatea de comutare pe referinta externa sau pe functionare automata.2.Placa de bazacare este echipata cu sursa de alimentare, conectoarele pentru module functionale si conectorul de cuplare la carcasa. Legaturile electrice se realizeaza prin cablajul placii de baza.3.Module functionale:F807 - modul de intrare;F926N - modul de derivare;F929N - modul PI continuu;F506 - modul convertor tensiune-curent;F416 - modul sursa stabilizata de15V.Structura generala a regulatorului corespunde figurii3.12.

Figura 3.12.Asa cum se poate observa si din structura prezentata n figura, aceste regulatoare au o functie de transfer de forma:.Modulul de intrare F807: ndeplineste functiile de conversie domeniu, de comparator si amplificator de eroare. El primeste la intrare semnal de masura pe care l compara cu referinta. n cazulTn care ntre aceste semnale exista eroare modulul genereaza un semnal (pozitiv sau negativ) care se transmiteTn exterior pentru afisare pe instrumentul de abatere si cu semn schimbat modulului PI continuu F929N.

Figura 3.13.Totodata semnalul de masura amplificat astfel ca domeniul sau de variatie sa fie 10V este aplicat modulului de derivare.Operatia de scadere se realizeaza cu amplificatorul operational A2, care este prevazut cu reactie negativa de filtrare a zgomotelor. Amplificatoarele A1, A3si A4servesc, pentru adaptarea si inversarea semnalelor de la intrarea acestora, precum si pentru filtrare.Alimentarea amplificatoarelor cu15V se face prin filtre amplasate pe modul.Modulul de derivare F926: realizeaza functia de derivare prin procedeul expus anterior. Solutia ca elementul pentru derivare sa fie conectat n circuitul marimii masurate asigura micsorarea nivelului de zgomot la modificarea de catre operator a marimii de referinta. Reteaua de derivare realizeaza o constanta de timp de derivare ntre limitele 0,5800s reglabila continuu, cu un potentiometru si n trei trepte, cu ajutorul unor strapuri. Efectul derivativ poate fi anulat prin scoaterea modulului F926 si realizarea unei legaturi ntre intrare si iesire n conectorul modulului.Modulul PI continuu F929: realizeaza functia proportional-integratoare. Banda de proportionalitate se regleaza continuu cu ajutorul unui potentiometru n gama 2500% iar constanta de timp de integrare Tin limitele 0,62000s continuu, cu un potentiometru si pe trei trepte, prin realizarea unor strapuri corespunzatoare.Modulul stabilizator F416: asigura alimentarea cu tensiune stabilizata de15V a ntregului aparat.Placa tensiunii de referinta: contine un etaj stabilizator de +10V, care asigura tensiunea de alimentare a potentiometrului de referinta interna.La punerea n functiune a unei bucle de reglare, regulatorul se comanda manual pna ce procesul se stabilizeaza la valoarea data. Aceasta se face cu comutatorul A/M pe pozitia M (Manual) cu ajutorul comenzilor directe asupra iesirii si a potentiometrului de referinta interna - comutatorul I/E pe I (Intern).Pentru acordare se procedeaza astfel:-se fixeaza BP maxim (500%); Timaxim (2000s); Tdminim (0,5s);-se da o variatie de cteva procente a semnalului de referinta interna si se comuta pe regim automat. Se urmareste semnalul de masura (curba de raspuns). Se repeta operatia cu valori inferioare pentru BP pna la valoarea la care curba de raspuns devine oscilanta. Se majoreaza BP fata de aceasta pozitie cu o treapta.-valoarea pentru Tise stabileste n mod similar pe rnd;-n functie de tipul elementului de executie (cu actiune directa sau inversa) se aseaza comutatorul de pe placa PI,Direct/Inverspe pozitia corespunzatoare.3.3.2.2. Obtinerea componentelor legii de reglareObtinerea componentei proportional integralePentru schema de integrator din figura3.14., scriind suma curentilor la intrarea inversoare rezulta:

Figura 3.14.n care semnificatia notatiilor utilizate este urmatoarea:Ud- tensiunea de decalare (offset);Ip- curentul de polarizare (bias);If- curentul de fuga al condensatorului.Din relatia de mai sus se poate determina tensiunea de iesire:

sau sub forma operationala:

Din functia de transfer a unui element de integrare ideal se poate deduce:unde R.C=Ti.Se poate observa ca n afara de termenul util, de integrare a tensiunii de intrare, la iesirea elementului integrator din schema analizata apar termeni paraziti care produc erori de integrare.n primul rnd se constata transferarea la iesire a tensiunii de decalare Ud. Aceasta sursa de erori este mica deoarece raportata la semnalul maxim de iesire (510V) nu reprezinta dect 0.020.04%.n al doilea rnd apare un efect al integrarii acestei tensiuni reziduale si aceasta componenta are o contributie redusaTn cazul erorii totale de integrare, deoarece timpulTn care integrarea tensiunii Udduce integratorul la limitare este mult mai lung dect timpul de integrare al tensiunii Ui.Efectul curentului de fuga al condensatorului este, de regula, redus. Micsorarea acestui efect se obtine prin utilizarea unor condensatoare cu rezistente de izolatie mari.Cel mai important dintre efectele parazite ramne nsa efectul de polarizare. Acesta se manifesta printr-o cadere de tensiune pe rezistenta R (limitnd prin aceasta valoarea ei) si prin variatia curentului cu temperatura.O metoda de micsorare a acestor efecte constaTn compensarea lor cu un circuit ca cel din figura3.15. Metoda se bazeaza pe folosirea divizorului realizat cu rezistentele R1, R2si dioda D, compensarea curentului de polarizare fiind realizata de o fractiune din caderea de tensiune directa de pe dioda D.

Figura 3.15.Pentru o buna compensare a variatiei cu temperatura se recomanda ca divizorul sa fie format din rezistente mici ca valoare.O cerinta care se impune integratoarelor utilizate n constructia regulatoarelor consta n modificarea timpului de integrare Ti.Pentru aceasta se pot folosii trei metode:-modificarea rezistentei de la intrarea amplificatorului;-modificarea pozitiei cursorului unui potentiometru plasat la iesirea amplificatorului;-metode electrice.Conform primei metode, pentru a modifica timpul de integrare care este definit prin relatia Ti=R.C, modificarea continua a capacitatii fiind greoaie, se poate proceda la modificareaTn trepte a capacitatii C si modificarea continua a rezistentei R.A doua metoda constaTn folosirea unui divizor la iesirea amplificatorului operational (figura3.16.). n acest caz functia de transfer a circuitului va fi:

unde k reprezinta fractiunea din tensiunea de iesire aplicata circuitului de reactie (kmax=1).

Figura 3.16.Considernd ca divizorul lucreazaTn gol, Tiva avea expresia:Ti=k.R.C.A treia metoda constaTn modificarea prin metode electrice a constantei de integrare (figura3.17.). n acest caz valoarea acesteia este determinata n functie de un semnal extern, reprezentat de regula prin tensiunea U.Se poate arata ca valoarea constantei de integrare este data de:Ti=Rech.C=f(u).

Figura 3.17.Schema are doua subansamble: circuitul cu amplificatorul A1formeaza blocul integrator, iar circuitul cu A2formeaza un generator de tensiuneTn dinte de fierastrau a carui frecventa este comandata de tensiunea U si care serveste pentru saturarea sau blocarea tranzistorului cu efect de cmp.Circuitul integrator (figura3.18.) poate functionaTn trei moduri: integrareTn limite predeterminate (reset), integrare ntre limitele amplificatorului (integrare), memorare (hold).FunctionareaTn regim "reset". La nchiderea comutatorului K1, cu K2pe pozitia 2, circuitul integreaza pna la limita fixata de divizorul de tensiune R1R2. Prin aceasta operatie se pot fixa conditiile initiale ale functionarii integratorului. Pentru R1=R2, tensiunea Uese stabileste n final la valoarea Ur.

Figura 3.18.Functionarea n regim "Integrare". La trecerea comutatorului K2pe pozitia 1 si deschiderea lui K1schema integreaza tensiunea Ui, tensiunea Uencepnd sa varieze de la o valoare Urprestabilita anterior n functionarea "Reset".Functionarea "Hold". n timpul n care K1este deschis si K2se trece de pe o pozitie pe alta, deci si acesta este deschis, capacitatea Cimentine sarcina acumulata anterior deschiderii comutatorului. Functia "Hold" reprezinta de fapt un regim de memorare.n cadrul regulatoarelor, circuitele de integrare functioneaza n doua dintre modurile mentionate:-functionarea n regim de integrare, cnd regulatorul lucreaza n regim "Automat";-functionarea n regim de memorare cnd se trece n regim "Manual" sau "Calculator".n regim "Manual" functia de reglare este preluata de un operator iar n regim "Calculator" de un calculator (sistem DDC); comutatorul K2este pus n pozitia 3, aplicndu-se astfel pe intrarea neinversoare tensiunea provenita de la comanda manuala sau de la calculator.Modul de functionare "Hold" asigura continuitatea tensiunii de iesire Ue, cnd au loc trecerile de la regimul A la M sau C si invers. n consecinta aceste comutari se fac fara soc si fara reglaje prealabile (echilibrari), conditie de baza pentru functionarea regulatoarelor n sistemele de reglare automata.Pentru realizarea legii de reglare PI s-a experimentat industrial schema prezentata n figura3.19.:

Figura 3.19.Determinarea functiei de transfer se face n conditii idealizate avnd n vedere configurarea schemei. Tensiunea de la iesirea amplificatorului A1, care este marimea de comanda, este definita de relatia:,dar tensiunea definita la iesirea amplificatorului A2poate fi determinata din relatia:,unde prin Tis-a notat constanta de integrare. Dupa transformari elementare, dinrelatiile de mai sus se obtine:.Din functionarea blocurilor de reglare care contin o componenta integrala se cunoaste ca este necesar ca amplificarea n c.c. sa fie ct mai mare. Din acest motiv se alege R2>>R1si atunci din relatia de mai sus se defineste functia de transfer a blocului de reglare:.Avantajul acestei scheme consta n obtinerea componentele proportionala si integrala cu coeficient de interinfluenta zero.Obtinerea componentei derivativeCea mai simpla cale pentru obtinerea componentei derivative consta n folosirea unei rezistente pe reactie si a unui condensator pe intrare. Functia de transfer a circuitului n conditii ideale, va fi:,unde Td=R.C reprezinta constanta de timp de derivare.

Figura 3.20.La circuitele de derivare nu se pune problema marimilor reziduale ale amplificatorului operational deoarece aceste marimi sunt lent variabile, iar sensibilitatea regulatorului este foarte scazuta la frecvente joase. n schimb, problema principala care se pune la amplificatoarele de derivare este problema zgomotelor si n principal a componentelor de zgomot la frecvente relativ ridicate. Deoarece caracteristica amplificarefrecventa a derivatorului ideal este liniar crescatoare, este posibil sa apara componente ale zgomotului care sa depaseasca marimea utila.Acest fapt a facut ca la realizarea derivatoarelor pentru regulatoare de procese lente sa se introduca n functia de transfer a derivatorului termeni care sa determine frngeri ale caracteristicii amplificare frecventa, pentru atenuarea frecventelor ridicate.Examinnd functionarea circuitului de derivare n conditii reale, lund n considerare si componentele parazite, se poate deduce o functie de transfer de forma:,undeaeste o constanta.Analiznd aceasta functie de transfer se constata ca ea contine la numitor termenul 1+a.Td.s care determina o frngere a caracteristicii de frecventa.

Figura 3.21.n cele mai multe cazuri, prin introducerea unor capacitati suplimentare se realizeaza o a doua frngere a caracteristicii, pentru anularea totala a amplificarii la frecvente ridicate. n acest caz, caracteristica de frecventa a unui circuit de derivare se reprezinta ca n figura3.21.T0este constanta de timp creata de capacitatea indusa suplimentar, iar constantaa.Tddetermina primul punct de frngere a caracteristicii.O metoda des utilizata pentru a obtine o astfel de caracteristica este prezentata n figura3.22.

Figura 3.22.Functia de transfer a acestei scheme este:.Valorilea.Tdsi T0sunt determinate de factorii de la numitorul functiei de transfer.Modificarea timpului de derivare se face n aceleasi moduri ca pentru integrator. Comanda constantei de timp de derivare Td, n functie de un semnal extern se poate realiza n limite mai largi n montajul din figura3.23.:

Figura 3.23.Blocul A1are n acest caz rol de sumator si de amplificator. Blocul A2si tranzistorul TEC formeaza un integrator aflat pe calea de reactie a amplificatorului A1, ceea ce confera acestuia n final functia de derivare.Rezistentele circuitului sunt astfel alese nct tensiunea de iesire este definita de relatia:,unde tensiunea de reactie este data de relatia:.Dupa unele simplificari, rezulta n final relatia:.Deci functia de transfer este:, unde.Folosind o tensiune externa pentru comanda tranzistorului TEC, rezistenta drena sursa a acestuia se va modifica invers proportional cu aceasta tensiune si deci se va modifica Rech. Rezulta astfel ca Tdeste n functie de tensiunea externa U si poate fi modificat de acest semnal exterior.

Figura 3.24.O schema pentru obtinerea efectului derivativ a legii de reglare este prezentata n figura3.24. Aceasta schema permite modificarea continua si n trepte a constantei de derivare si este prevazuta cu o filtrare a zgomotelor de nalta frecventa. Pentru deducerea functiei de transfer se scriu ecuatiile ce caracterizeaza functionarea circuitelor componente.n final se obtine:,unde Td=f(k).Td1, Td1=RC.Constantele de timp parazite T1si T2sunt mult mai mici dect constanta derivativa Td. Functia f(k) si constantele T1si T2sunt dependente de valorile rezistentelor de la intrarea si de pe reactia amplificatorului operational. Se observa ca Tdeste definit prin doi factori, care pot fi modificati independent prin schimbarea valorilor unor rezistente, respectiv rezistenta R3pentru functia f(k) si rezistenta R pentru constanta de derivare Td1.