1.2.2. Самовыравнивание

Состояние объекта может быть нарушено в результате изменения материальных или энергетических потоков (притока или стока), т. е. нанесением на объект возмущающих воздействий. При этом выходные величины будут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, что окажется больше — приход или расход. По способности восстанавливать равновесное состояние после нанесения на объект возмущающего воздействия объекты делят на нейтральные, устойчивые, неустойчивые.

Объекты без самовыравнивания (нейтральные)

Объекты без самовыравнивания называют нейтральными, или астатическими.

Рис. 7. Схема объекта регулирования без самовыравнивания

Выходные величины нейтральных объектов не оказывают воздействия на приток (приход) или сток (расход) вещества или энергии, т. е. в нейтральных объектах отсутствует внутренняя обратная связь. При отсутствии возмущающего воздействия нейтральный объект может находиться в состоянии равновесия при любых значениях выходной величины. При нарушении равновесия в объекте скорость изменения выходной величины пропорциональна величине возмущающего воздействия, т. е. при наличии не скомпенсированного возмущающего воздействия статический режим в нейтральном объекте не возможен.

Объекты с самовыравниванием (устойчивые)

Способность объекта прийти после нанесения возмущающего воздействия в новое установившееся состояние без вмешательства управляющего устройства называется самовыравниванием (саморегулированием).

Объекты с самовыравниванием называют статическими, или устойчивыми.

В объектах с самовыравниванием ступенчатое входное воздействие изменяет выходную величину со скоростью, постепенно уменьшающейся до нуля. Самовыравнивание является результатом действия внутренней отрицательной обратной связи в объекте (результатом влияния выходной величины объекта на приток или сток вещества или энергии). Чем больше величина самовыравнивания, тем меньше отклоняется управляемый параметр от состояния равновесия, имевшего место до возмущающего воздействия. Самовыравнивание способствует стабилизации управляемой величины в объекте и, таким образом, облегчает работу управляющего устройства.

Объекты с отрицательным самовыравниванием (неустойчивые)

В объектах с отрицательным самовыравниванием (неустойчивых объектах) изменение выходного параметра, вызванное возмущающим воздействием, приводит к еще большему неравенству между притоком и стоком вещества или энергии, что в свою очередь вызывает дальнейшее изменение выходной величины с постепенно увеличивающейся скоростью.

1.2.3. Запаздывание Транспортное запаздывание

Свойство объектов, проявляющееся в том, что между моментом нарушения равновесия (входным воздействием) и началом изменения выходной величины проходит некоторое время, называют запаздыванием. Запаздывание затрудняет регулирование процесса, и с ним нельзя не считаться.

Во многих системах автоматического управления (регулирования) приходится иметь дело со значительным запаздыванием, возникающим из-за транспортировки вещества, энергии через трубопроводы или иные элементы оборудования. Запаздывание такого типа носит название транспортного запаздывания.

Замечание

Запаздывание может появляться в результате использования в системе регулирования периодически действующих приборов, таких как газовый хроматограф, или цифровая вычислительная машина, включенная в цепь обратной связи.

Если время транспортного запаздывания составляет , то выходной сигнал в течение после изменения входного сигнала остается неизменным.