Переходные процессы в статических и астатических сар
Устойчивыми, или статическими называются управляемые объекты, обладающие самовыравниванием, в которых выходная величина после исчезновения возмущающих воздействий на входе без помощи регулятора приходит к установившемуся значению. На рис. 7.6 показаны переходные характеристики устойчивых управляемых объектов при подаче на вход ступенчатого воздействия.
Прямая 1 характеризует идеальный устойчивый процесс, когда выходная величина точно воспроизводит входное ступенчатое воздействие.
Переходный процесс отсутствует, стазу наступает установившийся режим. В реальных объектах такой процесс неосуществим. Кривые 2 и 3 представляют разновидности апериодического устойчивого процесса, кривая 4 – колебательный устойчивый процесс. Пример устойчивого объекта – двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением.
Нейтральными, или астатическими называются управляемые объекты, не обладающие самовыравниванием, в которых после исчезновения возмущающих воздействий на входе выходная величина с течением времени без вмешательства регулятора может неограниченно отклоняться от начального значения (если приток энергии или вещества в объект не равны расходу) или оставаться неизменной установившейся (если приток и расход энергии или вещества равны).
На рис. 7.7 показаны переходные характеристики нейтральных управляемых объектов при подаче на вход ступенчатого воздействия. Прямая 1 характеризует идеальный процесс, кривая 2 – реальный процесс. Пример нейтрального объекта – резервуар со строго постоянным расходом жидкости и произвольно меняющимся притоком.
Неустойчивым называются управляемые объекты, не обладающие самовыравниванием, в которых после исчезновения возмущающих воздействий на входе выходная величина с течением времени без вмешательства регулятора беспредельно отклоняется от начального значения. Неустойчивые объекты практически в промышленных условиях не встречаются и поэтому здесь не рассматриваются.
Система статического регулирования имеет следующие характерные свойства:
1) равновесие системы возможно при различных значениях регулируемой величины;
2) каждому значению регулируемой величины соответствует единственное определенное положение регулирующего органа;
3) Контур регулирования состоит из звеньев, которые должны реализовывать зависимость xвых = f(xвх);
Для осуществления такой связи между датчиком и исполнительным элементом контур регулирования должен состоять из так называемых статических звеньев, у которых в состоянии равновесия выходная величина однозначно зависит от входной.
В реальных регуляторах первое условие выполняется с некоторой погрешностью вследствие нечувствительности датчика.
Для выполнения второго условия в контур регулирования вводится так называемое астатическое звено. В нашем примере астатическим звеном является двигатель, обладающий тем свойством, что при отсутствии напряжения его вал неподвижен в любом положении, а при наличии напряжения непрерывно вращается.
Астатическим называется автоматическое регулирование, при котором при различных постоянных значениях внешнего воздействия на объект (например, нагрузки) отклонение регулируемой величины от заданного значения по окончании переходного процесса становится равным нулю.
Система астатического регулирования имеет следующие характерные особенности:
1) равновесие системы имеет место только при одном значении регулируемой величины, равном заданному;
2) регулирующий орган имеет возможность занимать различные положения при одном и том же значении регулируемой величины.