- •1. Основные понятия и определения тар
- •2. Классификация сар
- •1. По задающему воздействию
- •2. По возмущению
- •3. По отклонению с отрицательной обратной связью
- •4. Комбинированные
- •3. Типовые динамические звенья сар
- •4. Структурный анализ сар
- •5. Качественные показатели сар
- •6. Классификация объектов регулирования
- •7. Динамические свойства объектов регулирования
- •1) Объект описывается уравнением инерционного звена;
- •2) Объект описывается уравнением колебательного звена.
- •8. Автоматические регуляторы и законы регулирования
- •1. Пропорциональный регулятор
- •2. Пропорционально-дифференциальный регулятор
- •3. Интегральный регулятор
- •4. Пропорционально-интегральный регулятор
- •5. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор
- •6. Позиционный регулятор
- •9. Выбор регулятора в сар
7. Динамические свойства объектов регулирования
1. Инерционность – выходной параметр изменяется плавно.
Инерционность реальных объектов определяется способностью объектов накапливать вещество или энергию
Например, утюг – медленное нагревание и остывание (тепловая инерция).
Рис. 1.13. Переходная характеристика инерционного объекта
Инерционность объекта характеризуют:
а) постоянная времени объекта τ0 – время, за которое регулируемая величина достигла бы нового установившегося значения, если бы изменялась все время с максимальной скоростью;
б) емкость объекта С – увеличение запаса вещества или энергии, которое вызывает рост регулируемой величины на единицу.
Пример 3. Емкость объекта при регулировании температуры
Чтобы изменить температуру объекта на Δt °С ему надо сообщить энергию в виде количества теплоты Q:
Q = c mΔt ,
где m – масса нагреваемого вещества;
c – удельная теплоемкость вещества.
Чтобы увеличить температуру объекта на 1 °С, ему надо сообщить количество теплоты:
Таким образом, емкость объекта при регулировании температуры:
С = с m .
При С → ∞ объект перестает быть регулируемым;
С → 0 объект становится безынерционным.
Рис. 1.14. Переходная характеристика безынерционного объекта
Влияние инерционности на процесс регулирования:
“+” – объект не успевает реагировать на кратковременные возмущения, что облегчает стабилизацию регулируемого параметра.
“–” – неизбежное последействие затрудняет компенсацию возмущений, что снижает качество стабилизации регулируемого параметра.
1. Запаздывание – изменение выходного параметра отстает по времени по отношению к возмущающему воздействию.
Транспортное запаздывание τT – для распространения сигналов требуется время.
Рис. 1.15. Переходная характеристика объекта с транспортным запаздыванием:
1) безынерционного; 2) инерционного.
Пример. Транспортер для сыпучих материалов:
регулирующее воздействие – подача материала из бункера F1 на вход ленты; регулируемый параметр – подача материала F2 на выходе ленты.
При скачкообразном изменении подачи F1 на входе ленты подача материала на выходе транспортера F2 изменится также скачком, но не сразу, а лишь тогда, когда это скачкообразное изменение дойдет до конца ленты транспортера.
Переходное запаздывание τП – выходной параметр вначале меняется очень медленно.
Рис. 1.16. Переходная характеристика инерционного объекта
с переходным запаздыванием
Влияние запаздывания на процесс регулирования:
“–” - рассогласование, вызываемое возмущающими воздействиями на объект, проявляется лишь по истечении времени запаздывания. Поэтому и регулирующее воздействие тоже запаздывает. Регулятор реагирует не на текущее, а на прошлое возмущение, что затрудняет его компенсацию и приводит к ухудшению стабилизации регулируемого параметра.
2. Устойчивость
Устойчивые объекты под влиянием скачкообразного воздействия переходят из одного равновесного состояния в другое равновесное состояние – самовыравнивание.
Объекты с самовыравниванием имеют внутреннюю отрицательную обратную связь.
Рис. 1.17. Переходная характеристика объекта с самовыравниванием: