Устойчивость автоматических систем

Устойчивой называется такая система регулирования, которая, будучи выведенной из состояния равновесия, после снятия возмущающих воздействий (ВВ) самостоятельно возвращается к исходному положению равновесия.

устойчивость является обязательным требованием, предъявляемым к системам автоматического регулирования

В неустойчивых системах внешние возмущения приводят либо к непрерывному изменению регулируемого параметра (к возрастанию ошибки), либо к незатухающим автоколебаниям. Графики переходных процессов в неустойчивых системах показаны на рис.8.

Рис. 8. Графики переходных процессов в устойчивых и неустойчивых САР

Здесь кривая 1 соответствует процессу в апериодически неустойчивой системе, а кривая 2 – в колебательно неустойчивой.

В некоторых случаях устойчивость системы не может быть достигнута в силу самого принципа ее действия. Такие системы называют структурно неустойчивыми.

для систем регулирования, работающих по принципу отклонения, характерной является колебательная устойчивость, проявляющаяся в виде постепенно затухающих колебаниях регулируемого параметра

Причиной постоянно затухающих колебаний регулируемого параметра является как инерционность объекта регулирования (ОР), так и то, что данная система вступает в работу «с запаздыванием», т.е. когда отклонение регулируемого параметра уже достигло определенной величины.

Динамические свойства систем автоматического регулирования

Динамические свойства системы характеризуют качество протекания переходного процесса, т.е. поведение системы после поступления на ее вход единичного ступенчатого воздействия. Такими воздействиями могут быть либо сигналы перенастройки , либо внешние возмущения (ВВ). Типичный характер переходного процесса, свойственного замкнутым САР, показан на рис. 9.

Основными величинами, оценивающими динамические свойства системы, является длительность переходного процесса, перерегулирование и частота колебаний в переходном процессе.

Рис. 9. График переходного процесса в замкнутой САР

Длительность переходного процесса (τ_р) представляет собой интервал времени между подачей внешнего воздействия (τ_о) и окончанием процесса регулирования (τ_l). Окончанием переходного процесса считают момент времени, начиная с которого отклонение регулируемого параметра от заданного значения становится меньше допустимой статической погрешности регулирования.

Перерегулированием (ϭ) называется максимальное отклонение Δx_max регулируемого параметра от заданного значения, выраженное в процентах x_о. Абсолютная величина Δx_max определяется из кривой переходного процесса (рис. ):

Δx_max = x_max - x_о

Соответственно перерегулирование будет равно:

Частота колебаний в переходном процессе определяется числом колебаний регулируемого параметра за время регулирования (τ_р).

Проверьте, как Вы усвоили материал

1. Дайте определение и состав авиационной газотурбинной силовой установки (АГТСУ) в соответствии с ГОСТ 23851-79.

2. Обоснуйте необходимость применения САУ (САР) для обеспечения надежного и эффективного управления АГТСУ.

3. Сколько поколений в своем развитии насчитывает топливопитающая и топливорегулирующая аппаратура, охарактеризуйте каждое из них.

4. Охарактеризуйте ГТД (как объект управления) с точки зрения управления им.

5. Какие возмущающие воздействия действуют на ГТД, как объект управления? Охарактеризуйте каждое и них.

6. Дайте определение автоматической системе (АС) управления. Изобразите функциональную схему АС замкнутого типа.

7. Дайте определение системе автоматического регулирования (САР). В чем отличие САР от САУ?

8. Перечислите основные элементы САУ (САР), регулятора, датчика и сервомеханизма на примере функциональной схемы типовой САР. Дайте определение каждому из них и приведите их примеры.

9. Назначение и задачи, решаемые САУ (САР), предъявляемые к ним требования.

10. Перечислите системы и устройства силовых установок, работа которых управляется с помощью АС. Дайте определение САУ АГТСУ в соответствии с ГОСТ 23851-79.

11. Дайте классификацию основных типов АС управления, перечислите их типы и поясните каждый из них.

12. Что понимается под статическими свойствами САР и что такое статическая ошибка системы?

13. Дайте определение статической и астатической САУ (САР). Перечислите характерные особенности статической и астатической САУ (САР).

14. Какая САУ (САР) называется устойчивой? Покажите графически переходные процессы устойчивых и неустойчивых САР.

15. Назовите основные величины, оценивающие динамические свойства САР в переходном процессе и покажите их на графике переходного процесса на примере замкнутой САР.