25. Статический режим систем автоматического управления. Понятие статического и стационарного режима. Статизм.
Как и всякая динамическая система, САУ может находиться в одном из двух режимов - стационарном (установившемся) и переходном. В свою очередь стационарный режим так же подразделяется на два вида - статический и динамический.
Статический режим (статика) – это режим, при котором система находится в состоянии покоя вследствие того, что все внешние воздействия и параметры самой системы не меняются во времени.
Динамический стационарный режим возникает, когда приложенные к системе внешние воздействия изменяются по какому-либо установившемуся закону, в результате чего система приходит в режим установившегося вынужденного движения.
Рассмотрим простейшую схему автоматического прямого регулирования (рис. 7.1).
Чем больше нагрузка, т. е. расход Оттока, тем больше будет открыта задвижка на притоке и, следовательно, тем ниже будет находиться поплавок в состоянии равновесия. А это значит, что с возрастанием нагрузки в данной схеме значение уровня воды, т.е. регулируемой величины, будет уменьшаться.
Регулирование называется статическим, если установившееся после окончания переходного процесса значение регулируемой величины при различных постоянных значениях нагрузки будет принимать также различные постоянные значения, зависящие от нагрузки.
Регулятор, осуществляющий статическое регулирование, называется статическим регулятором.
Для характеристики степени зависимости отклонения регулируемой величины от нагрузки в теории регулирования пользуются понятием неравномерности или статизма регулирования.
Пусть график зависимости установившихся значений регулируемой величины x от нагрузки q, который будем называть характеристикой регулирования, имеет вид, представленный на рис. 7.2.
Рис. 7.2. График зависимости установившихся значений регулируемой величины x от нагрузки q (характеристика регулирования)
Для определения неравномерности (статизма) регулирования воспользуемся относительными координатами:
Неравномерностью (статизмом) регулирования δ в данной точке А называют относительную крутизну характеристики регулирования в этой точке:
Если характеристика регулирования прямолинейная, то статизм будет постоянной величиной для всех значений нагрузки. Характеристика регулирования при этом имеет вид, представленный на рис. 7.3.
Рис. 7.3. Характеристика регулирования с постоянным статизмом
Иногда за базовое значение регулируемой
величины принимают не
,
а
,
тогда:
Прерывистыми линиями на рис. 7.3, параллельными основной характеристике, показаны характеристики, соответствующие различным уставкам регулятора.
В статической системе регулирования поддерживается не строго постоянное значение регулируемой величины, а с ошибкой, которая называется статической ошибкой системы. Статизм регулирования – это относительная статическая ошибка при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной.
Когда наличие статической ошибки недопустимо, то переходят к регулированию, в котором она равна нулю, т. е. к астатическому регулированию.