Контрольні запитання:

1. Що таке об’єкт управління?

2. Що називається статичною характеристикою об’єкта, методика її одержання?

3. Що називається динамічною характеристикою об’єкта, методика одержання?

4. Як утворюється ємність об’єктів?

5. Що називається самовирівнюванням об’єкта?

6. Який вигляд мають рівняння динаміки статичного і астатичного об’єктів?

7. Які параметри об’єкта можна визначити за його статичною і динамічною характеристиками?

Лабораторна робота № 2

Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного регулювання

( Стенди № 1 і 4 )

Мета роботи – вивчити і дослідити принцип позиційного регулювання автоматичних систем, вплив властивостей об’єкта управління та настроювань регулятора на показники якості регулювання.

2.1. Загальні положення

Позиційними називаються такі системи регулювання, у яких регулюючий орган (клапан, заслінка тощо) може займати практично миттєво визначені фіксовані положення. В залежності від кількості таких положень розрізняють дво- , три- та багатопозиційні системи регулювання.

Позиційними називаються регулятори, у яких переміщення регулюючого органу відбувається тільки за відповідними відхиленнями значення регульованого параметра від заданої величини. Регулюючий орган позиційного регулятора може займати обмежену кількість фіксованих положень (пози­цій), причому його переміщення із одного положення в інше відбува­ється з такою високою швидкістю, що може вважатися миттєвим.

Позиційні регулятори є різновидом астатичних регуляторів, коли стала часу Т_p регулятора досить мала порівняно із сталою часу Т₀ об’єкта.

Найбільше поширення мають двопозиційні регулятори, у яких ви­хідна величина може приймати тільки два значення: мінімальне та максимальне. Інколи такі пристрої називають регуляторами релейної дії. Статичні характеристики релейного регулятора наведено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Статичні характеристики двопозиційного регулятора: а - без зони нечутливості; б - із зоною нечутливості ∆

Коли регулятор працює без зони нечутливості (рис. 2.1,а), то переміщення регулюючого органу відбувається в момент переходу пара­метром заданого значення у₃ . Робота ідеального регулятора у цьому випадку подається у вигляді :

x_p = 0 при у > у_{3 ;}

x_p = x_pmax при у < у₃

Характеристика регулятора із зоною нечутливості Δ (рис. 2.1,б) описується так:

x_p = 0 при у > у₃+Δ/2

x_p = x_pmax при у < у₃–Δ/2.

В інтервалі у₃–Δ/2 < у < у₃ +Δ/2 величина x_p може приймати два значення (0 та x_pmax) залежно від попередніх значень y. Перехід з нижньої гілки на верхню відбувається за умовами:

y = у₃ + Δ/2; x_p = 0; dy/dτ > 0 ,

а з верхньої гілки на нижню – за умовами:

y = у₃–Δ/2; x_p = x_pmax; dy/dτ < 0.

Регулятор настроюється так, щоб у разі переключення регулюючого органу в положення x_p.max регулююче діяння свідомо перевищувало б дію збурення. В результаті відхилення регульованого параметра починає зменшуватися, однак регулюючий орган залишається в тому самому поло­женні, поки відхилення регульованого параметра не досягне верхнього значення настройки регулятора у_max. Тоді регулююче діяння на об’єкт зменшиться до мінімального значення x_p.min. Через переважаючу дію збурення відхилення регульованого параметра знов почне зростати.

Таким чином, в АСР із двопозиційним регулятором регульований па­раметр здійснює незатухаючі коливання. Амплітуда і період цих коливань залежать від діапазону настройки регулятора у_mаx - у_min= Δ, а також від властивостей об’єкта регулювання і збільшуються із зрос­танням інерційності та запізнювання об’єкта.

Рис. 2.2. Перехідні процеси в АСР з двопозиційним регулятором і зоною нечутливості ∆: 1- астатичним об’єктом першого порядку; 2- статичним об’єктом першого порядку; 3- статичним об’єктом із запізнюванням.

Релейні регулятори доцільно застосовувати на об'єктах з великою сталою часу Т_о і малим запізнюванням τ₃ , які задовольняють нерівність 0< τ₃/Т_о < 0,2. Ці регулятори нескладні в обслуговуванні, на­дійні в роботі, прості за конструкцією та настройкою. Але вибираючи тип регулятора, потрібно враховувати низьку якість позиційного регулювання.