9.3. Особенности настройки контуров регулирования

Для настройки контура на модульный оптимум обязательно наличие интегрирующего звена в прямом канале регулирования (в составе регулятора или объекта регулирования).

9.3.1. Интегрирующее звено в составе регулятора

Рисунок 9.5 - Контур регулирования с интегрирующим звеном в составе регулятора

Передаточная функция регулятора, при условии настройки контура на модульный оптимум, определяется из выражения:

,	(9.18)
.	(9.19)

Передаточная функция замкнутого контура регулирования по управлению:

.

(9.20)

Установившееся значение выходной величины при изменении управляющего сигнала:

.

(9.21)

Статическая ошибка по управлению:

.

(9.22)

Передаточная функция замкнутого контура регулирования по возмущению:

.

(9.23)

Установившееся значение выходной величины при изменении только возмущающего сигнала:

.

(9.24)

Статическая ошибка по возмущению:

.

(9.25)

Таким образом, при наличии интегратора в составе регулятора, система регулирования астатична как по управляющему, так и по возмущающему воздействиям.

9.3.2. Интегрирующее звено в составе объекта регулирования

Рисунок 9.6 - Контур регулирования с интегрирующим звеном в составе объекта регулирования

Передаточная функция регулятора при условии настройки контура на модульный оптимум, определяется из выражения:

,	(9.26)
.	(9.27)

В отличие от предыдущего случая регулятор получился пропорциональным.

Передаточная функция замкнутого контура регулирования по управлению:

.

(9.28)

Установившееся значение выходной величины при изменении управляющего сигнала:

.

(9.29)

Статическая ошибка по управлению:

.

(9.30)

Передаточная функция замкнутого контура регулирования по возмущению:

.

(9.31)

Установившееся значение выходной величины при изменении только возмущающего сигнала:

.

(9.32)

Статическая ошибка по возмущению:

.

(9.33)

Из-за отсутствия в составе регулятора интегральной части возникает ошибка по возмущению. Данная ситуация присущий системам регулирования скорости, объект регулирования которых содержит интегратор. Для устранения статической ошибки вводят внешний контур регулирования и настраивают на модульный оптимум.

9.3.3. Объект регулирования в виде колебательного звена

Предположим, что после настройки первого контура регулирования его передаточная функция описывается колебательным звеном вида (9.11).

.

(9.34)

Тогда структурная схема второго контура регулирования примет следующий вид:

Рисунок 9.7 - Контур регулирования с объектом регулирования в виде колебательного звена

Рассмотрим правомерность замены (для расчета регулятора) данного колебательного звена апериодическим звеном , т.е. отбрасыванием.

Условие настройки второго контура на модульный оптимум:

.

(9.35)

Передаточная функция регулятора второго контура:

.

(9.36)

При передаточной функции регулятора вида (9.36) второй контур будет настроен на модульный оптимум при .

Если настройки второго контура мало отличаются от оптимальных. Приколебания растут. Для(т.е. в случае, когда объектом регулирования является контур, оптимизированный по модульному оптимуму). При наличии в объекте регулирования других малых постоянных времени перерегулирование находится в пределах 4‑8%. Если такая величина приемлема, то принимают. Если нужно стандартное перерегулирование, то демпфирование внешнего контура увеличивают на 10-20% ().