Примеры типовых динамических звеньев
Типовые динамические звенья позволяют моделировать различные элементы САУ.
Например, любой реальный процесс характеризуется сопротивлением, которое необходимо преодолеть, чтобы подвести к объекту некоторое количество вещества (энергии), и емкостью, т.е. способностью объекта аккумулировать вещество (энергию). Чем они больше, тем больше инерционность процесса.
Инерционность одноемкостных объектов, таких как резервуар, моделируется с помощью коэффициента при I-й производной ДУ динамики I-го порядка.
Многоемкостные объекты описываются ДУ II-го и более высоких порядков.
С помощью типовых звеньев можно моделировать и другие свойства объектов регулирования, например, самовыравнивание и запаздывание.
Датчики характеризуются тем, что при измерении истинного значения параметра во времени всегда происходит запаздывание в показаниях прибора. Чем больше постоянная времени датчика T (мера его инерционности), тем с большим запаздыванием поступают его показания. Для разных датчиков постоянная времени T колеблется от нескольких секунд до нескольких минут. Динамические свойства термопары могут быть описаны, например, линейным ДУ I-го порядка.
Для больших пневматических исполнительных механизмов (ИМ) влияние запаздывания в пневмолиниях и собственно клапана становится значительным и также должно учитываться в АСР. Многие гидравлические и электрические ИМ могут быть описаны интегрирующими звеньями.
Типовые динамические звенья позволяют моделировать разнообразные законы регулирования (П- , И- , ПИ- , ПД- , ПИД-законы).
Вообще же, с т. з. динамических свойств, термопара, резервуар, регулирующий клапан являются одинаковыми, т.к. описываются идентичными ДУ. Поэтому для теоретических исследований АСР существенно разделение ее элементов не по конструктивным признакам, а по их динамическим свойствам.
Все рассмотренные типы ПФ могут характеризовать процессы, происходящие не только в технических, но и в организационных системах. Так, постепенность нарастания выпуска новой продукции, связанная с процессом ее освоения, можно описать апериодическим звеном I-го порядка. Если же выпуску новой продукции предшествуют некоторые подготовительные операции, то такой процесс будет характеризоваться инерционным звеном с запаздыванием. Если освоение новой продукции будет проводиться в большой спешке, то не исключены колебания в ее выпуске, связанные с некоторыми переделками, что в известной степени может быть описано колебательным звеном. Наконец, устойчивый выпуск продукции, зависящий только от времени ее производства, будет характеризоваться интегрирующим звеном.
Типовые законы регулирования
Законом регулирования называется уравнение, описывающее зависимость между входом ε(t) = |x(t) – y(t)| регулятора и его выходом g(t).
Все законы регулирования подразделяются на простейшие: пропорциональный (П), интегральный (И), дифференциальный (Д)
и промышленные: пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-дифференциальный (ПД), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД).
1) П-регулятором может служить обычное усилительное звено с изменяемым коэффициентом усиления. Динамические характеристики П-регулятора в основном совпадают с характеристиками усилительного звена.
Переходный процесс в АСР с П-регулятором характеризуется наличием статической ошибки регулирования, равной yуст – yзад . Наличие статической ошибки регулирования является органическим недостатком АСР с П-регулятором.
