4. Объект управления и его свойства

Процесс регулирования во многом зависит не только от регулятора, но и от свойств объекта: емкости, характера изменения нагрузки, времени разгона, самовыравнивания и запаздывания. В каждом объекте может одновременно регулироваться несколько разных величин.

Свойство объекта накапливать энергию, вещество и информацию называют аккумулирующей способностью. Эту способность характеризует в полной мере емкость объекта.

Под емкостью объекта понимают запас вещества или энергии, содержащейся в нем при заданном значении регулируемого параметра. Емкость может существовать только при наличии сопротивления выходу вещества или энергии из

объекта [3].

ЗХС

Эхе

Чем больше емкость объекта, тем меньше скорость измене­ния параметра при одном и том же изменении количества пода­ваемого (расходуемого) вещества (энергии). Объекты могут быть одноъёмкостными (рис. 1.7) и многоъёмкостными (рис. 1.8).

Емкость объекта определяет такую характеристику, как время разгона.

Временем разгона объекта называют период, в течение которого регулируемый параметр изменяется от исходной величины до величины, соответствующей номинальной (расчетной) нагрузке объекта при условии, что скорость поступления регулирующей среды в течение этого времени остается постоянной. Время разгона объекта может определяться экспериментально или расчетным путем.

Одной из наиболее существенных характеристик объекта регулирования является криваяразгона, показывающая изменение регулируемого параметра в каждый равный промежуток времени после однократного возмущения. Экспериментальные кривые разгона для объектов, в которых регулируется уровень, представлены на рис. 1.9.

Кривая 1 характеризует возмущающее воздействие, кривые 2 и 3 — восстанов­ление уровня соответственно в объектах, показанных на рис. 1.7, 1.8. Пунктирные линии характеризуют соответственно начальный (х_х) и установившийся (х₂) уровни.

Для исследования свойств автоматической системы регулирования (АСР) со­ставляют структурную схему из звеньев, которые характеризуются передаточными функциями. При изучении процессов в переходных режимах, происходящих в АСР, абстрагируются от технической природы конкретной регулируемой величины и устройств, входящих в схему, и рассматривают только математическую модель процесса регулирования.

Свойства звеньев определяются их статическими и динамическими характеристиками.

Статической характеристикой звена называют зависимость между входной и выходной величинами в различных установившихся состояниях равновесия. В общем случае связь между входными и выходными значениями определяют выражением

"вых^- /(^вх)'

Динамической характеристикой элемента называют зависимость изменения во времени выходной величины от входной в переходном режиме. Эти характеристики элементов выражаются обычно дифференциальными уравнениями, называемыми передаточными функциями.

Реальные звенья обладают инерционностью. Поэтому передача воздействия выхода происходит не одновременно с воздействием входной величины, а с

некоторым временем запаздывания t₀.

В двухъемкостных объектах (рис. 1.10) при скачкообразном нанесении возмущения в момент времени изменение параметров процесса начинается не сразу, а через промежуток времени ^ где (/— время передаточного запаздывания).

Передаточное запаздывание происходит из-за того, что всегда требуется некоторое время для прохождения сигнала от первичного преобразователя измерительной системы до регулятора, а затем от регулятора до объекта.