1. Wstęp
Układy regulacji dwupołożeniowej to układy, w których obiekt sterowania jest modelowany za
pomocą transmitancji (jest ciągły liniowy), natomiast regulatorem jest element typu
włącz/wyłącz, zwany przekaz
nikiem dwupołożeniowym. W regulacji dwupołożeniowej sygnał
sterujący przyjmuje dwie wartości: pełne załączenie i wyłączenie.
Regulator dwupołożeniowy pracuje w typowej pętli sprzężenia zwrotnego Charakterystyki statyczne
regulatora dwupołożeniowego przedstawiono na Litery e, u, h oznaczają odpowiednio uchyb,
sygnał sterujący i szerokość histerezy regulatora.
Charakterystyki regulatorów dwupołożeniowych bipolarnych
Regulator dwupołożeniowy jest często bardzo wykorzystywany do regulacji temperatury a
jego najprostszą realizacją jest struktura bimetalowa (płytka z 2 warstw o różnej rozszerzalności
cieplnej  np. regulacja temperatury w żelazkach elektrycznych, grzejnikach elektrycznych itp.).
W systemie regulacji dwupołożeniowej sygnał sterujący przyjmuje tylko dwie wartości, a więc
element wykonawczy ma tylko dwa ustalone położenia, które w wielu przypadkach polegają na
załączeniu lub wyłączeniu urządzenia. Sygnał wyjściowy z regulatora oznaczany jest zazwyczaj
jako u(t), natomiast wejściem do regulatora jest wykonawczy sygnał uchybu e(t). W sterowaniu
dwupołożeniowym sygnał wyjściowy u(t) przyjmuje jedną z dwu wartości: maksymalną lub
minimalną; w zależności od tego czy sygnał wykonawczy uchybu jest dodatni lub ujemny. Regulator
dwustawny realizuje następujący algorytm:
Układem regulacji dwupołożeniowej będziemy nazywać układ, w którym wielkość wyjściowa
regulatora może przyjmować tylko dwie stabilne wartości sygnału. Cechą charakterystyczną
układów z regulatorem dwupołożeniowym (przekaz
nikowym) są przede wszystkim oscylacje w
stanie ustalonym, określane przez amplitudę, częstotliwości wartość średnią tych oscylacji.
Parametry tych oscylacji świadczą o jakości regulacji i zależne są od własności dynamicznych
obiektu, od wartości sygnału włączonego przez przekaz
nik oraz pętli histerezy przekaz
nika.
Najlepsze rezultaty daje zastosowanie regulatorów dwupołożeniowych, w przypadku obiektów o
dużej inercji, dlatego najczęściej bywają stosowane przy regulacji procesów cieplnych, regulacji
poziomu cieczy w dużych rezerwuarach itp.
Poniższy rysunek przedstawia charakterystykę regulatora. Na wejście regulatora podawana jest
wartość błędu (t), natomiast wyjściem jest sterowanie u(t).
Wartości umax i umin oznaczają wartości sterowań: maksymalną i minimalną, gdyż ten typ
regulatorów może posiadać tylko dwa położenia sterowania. Wartość h jest wartością histerezy
ustawianą potencjometrem (5). Wartość sterowania przyjmuje umin w przypadku gdy błąd znajduje
się w pkt. 1. Jeżeli błąd zaczyna narastać, czyli przesuwa się od pkt. 1 do 2, to w pkt. 2 następuje
przemieszczenie sterowania na przeciwne. I jeżeli błąd dalej narasta, to sterowanie umax jest w
dalszym ciągu utrzymywane. W przypadku zmniejszania się błędu, sterowania umax zostaje
przemieszczone na sterowanie umin jeżeli błąd osiągnie wartość  h/2  pkt. 4.
Parametry regulacji dwupołożeniowej
Ze względu na niestabilność regulacji dwupołożeniowej do oceny jej jakości stosuje się inne
kryteria niż w układach, w których wymaga się stabilności układu regulacji.
" średni uchyb regulacji  różnica między wartością zadaną a średnią wartością rzeczywistą
eśr=x-y śr
" zakres wahań wielkości regulowanej  zakres wahań temperatury (szerokość histerezy
przełączania)
A= ymax- ymin
" okres wahań wielkości regulowanej  suma czasów załączenie stanu wysokiego i niskiego
regulatora (załączenia i rozłączenia przekaz
nika) w jednym cyklu.
Obiekt regulacji
Obiekt regulacji (zbiornik pneumatyczny) możemy rozpatrywać w uproszczeniu jako
element inercyjny I-go rzędu o charakterystyce skokowej jak na rys. 4.
Obiekt inercyjny I-go rzędu opisany jest równaniem różniczkowym o postaci:
gdzie :
T  stała czasowa obiektu,
k  wzmocnienie obiektu,
To  opóz
nienie.
Transmitancja operatorowa ma postać:
Przykładowy przebieg regulacji dwupołożeniowej przedstawiony został na rys. 5 :
gdzie:
x  wartość zadana,
h  histereza przełączania,
To  czas opóz
nienia,
Tosc- czas oscylacji (cyklu przełączania),
Tz  czas załączenia (stan wysoko przekaz
nika),
Tr  czas rozłączenia (stan niski przekaz
nika),
A  zakres wahań wielkości regulowanej.