Структурная модель ПИ-регулятора с ограничением.

Упрощенная функциональная схема регулятора приведена на рис. 9.6.

Выходное напряжение U₂ ограничивается значениями напряжений ±U_V пробоя стабилитронов V₁, V₂. При достижении напряжения U2 значений ±UV операционный усилитель регулятора закорачиватся, а кондесатор цепи обратной связи заряжается до напряжения ±U_V.

Определим выражения для коэффициента передачи регулятора K, постоянной времени T регулятора и постоянной времени обратной связи Т₁, как

Алгоритм функционирования ПИ-регулятора математически можно записать следующим образом.

Если , то , иначе, когда - .

Структурная реализация приведенного алгоритма осуществляется с помощью модели переменной структуры, в которой при достижении выходного напряжения пороговых значений отключается вход интегратора и замыкается цепь дозаряда конденсатора в обратной связи. Внутренняя схема функционального блока, представляющего собой макромодель ПИ-регулятора с ограничением приведена рис. 9.7.

В целях верификации модели выберем следующие значения параметров K = 4, T = 0.1 с, ±U = ±8 В, а тестовый входной сигнал X(t) сформируем с помощью элементов задания внешних воздействий в виде, приведенном на первом графике рис. 9.8. Результаты имитационного эксперимента, представленные на втором графике рис. 9.8 в виде кривой изменения выходного сигнала Y(t), подтверждают возможность воспроизведения реальных динамических процессов в аналоговом ПИ-регуляторе с помощью модели переменной структуры.