§9. Процес автоматичного регулювання. Математичний і графічний опис процесу автоматичного регулювання.

Принципові сторони процесу автоматичного регулювання були розглянуті раніше, а зараз розглядається математичний опис і графічне зображення процесу автоматичного регулювання через кількісні і якісні сторони САР. Математично процес регулювання характеризується зміною величини х₁ по часу t. Процес регулювання x₁(t) можна показати у вигляді графіка, який називають – кривою процесу регулювання.

При відсутності зовнішнього і внутрішнього збудження на систему автоматичного регулювання в ідеальному випадку ми отримуємо пряму , яку показана на рис.9 пунктирною лінією. В реальних умовах експлуатації теплової машини на систему постійно діють збудження. При цьому крива процесу регулювання х₁(t), яка відображає фактичне значення регулюючої величини повинна бути близько до прямої .

Це означає, що які б збудження на систему не діяли б, автоматичний регулятор повинен весь час тримати регулюючий параметр (величину) біля заданого значення х₁⁰. Крива процесу регулювання показує на скільки добре дана система справляється зі своєю задачею. В технічних вимогах до САР вказується за які межі не може виходити відхилення фактичного значення регулюючої величини, крива х₁(t) від встановленого значення прямої х₁⁰. Наприклад на 2% від величини х₁⁰.

Рис.9 Графік процесу регулювання

Якщо будемо розглядати систему програмного регулювання, то крива процесу регулювання х₁(t), яка відображає фактичне значення регулюючої величини повинна лежати поблизу програмної кривої х₁⁰(t), дивись рис.10.

Рис.10 Система програмного регулювання

При цьому вона не повинна виходити за допустимі значення відхилень відповідно до технічних умов. Тому під кожний об’єкт, теплову машину чи теплову станцію розробляють чи беруть готовий регулятор чи САР або САУ з відповідними параметрами. До параметрів регулятора та його ланок відносяться :

• нерівномірність регулятора δ;

• коефіцієнт підсилення;

• передаточне число;

• час запізнювання щодо передачі сигналу;

• момент інерції;

• коефіцієнт жорсткості пружини;

• індуктивність;

• ємність;

• опір електричної ланки та інше.

§10. Стійкі і нестійкі процеси сар

Відповідність названих параметрів регулятора, це ще не все. При невдалому виборі параметрів регулятор може бути таким, що САР не заспокоює систему а навпаки – її розгойдує. При цьому крива процесу регулювання буде відходити від заданої величини.

Системи в яких розходяться власні коливання називають нестійкими. Нестійка система не може бути САР теплової машини чи іншого об’єкту, яка забезпечить задані параметри (умови) регулювання. При цьому розрахунки і експерименти повинні бути не тільки статичними, але й динамічними.

Рис.11 Стійка система САР, яка сходиться або затухає.

Рис.12 Нестійка система САР, яка розходиться, амплітуда коливань зростає.

Рис.13 Нестійка система регулювання з постійною амплітудою коливань

Розрахувати і провіряти експериментально потрібно не тільки у врівноваженому режимі роботи САР машини, а також перехідні процеси та інші динамічні режими коли є змінні збурення на об’єкт регулювання, а через нього на САР. Серед різних видів перехідних процесів необхідно знати такі :

• при включенні машини і САР;

• при переналагодженні системи на нові значення регулюючої величини;

• при збуджуючій дії у вигляді скачкоподібної зміни навантаження теплової машини;

• при збуджуючій дії у вигляді імпульсу (дія у вигляді ударного поштовху) ;

• при виникненні збуджуючої дії або заданого різноманітного навантаження;

• при включенні САР може бути велике початкове відхилення необхідного значення регулюючої величини (параметра) і тим значенням, яке було у регулюючому об’єкті у момент включення регулятора.

Для швидкої ліквідації великого начального непогодження двох параметрів необхідно швидке регулювання регулятора на початку процесу. Таке відхилення регулюючої величини у протилежну сторону називається закидом (перерегулювання). Технічна вимога до САР передбачає швидке затухання перехідного процесу, який впливає на якість роботи теплоенергетичної машини.