Если на управляемый процесс действует возмущение f, то важное значение имеет статическая характеристика САУ в форме y = F(f) при yo = const. Возможны два характерных вида этих характеристик (рис.19). В соответствии с тем, какая из двух характеристик свойственна для данной САУ, различают статическое и астатическое регулирование.
Рассмотрим систему регулирования уровня воды в баке (рис.20). Возмущающим фактора является поток Q воды из бака. Пусть при Q = 0 имеем y = yo , e = 0. ЗУ системы настраивается так, чтобы вода при этом не поступала. При Q 0, уровень воды понижается (e 0), поплавок опускается и открывает заслонку, в бак начинает поступать вода. Новое состояние равновесия достигается при равенстве входящего и выходящего потоков воды. Но в любом случае при Q 0 заслонка должна быть обязательно открыта, что возможно только при e 0. Причем, чем больше Q, тем при больших значениях e, устанавливается новое равновесное состояние. Статическая характеристика САУ имеет характерный наклон (рис.19б). Это есть пример статического регулирования. Для получения статического регулирование, все звенья САР должны быть статическими.
Статические регуляторы работают при обязательном отклонении e регулируемой величины от требуемого значения. Это отклонение тем больше, чем больше возмущение f. Это заложено в принципе действия регулятора и не является его погрешностью, поэтому данное отклонение называется статической ошибкой регулятора. Из рис.21 видно, что, чем больше коэффициент передачи регулятора Kр, тем на большую величину откроется заслонка при одних и тех же значениях e, обеспечив в установившемся режиме большую величину потока Q. Это значит, что на статической характеристике одинаковым значениям e при больших Kр будут соответствовать большие значения возмущения Q, статическая характеристика САУ пойдет более полого. Поэтому, чтобы уменьшить статическую ошибку надо увеличивать коэффициент передачи регулятора. Того же результата можно добиться, увеличивая коэффициент передачи объекта управления, но это дело конструкторов, проектирующих данный объект, а не специалистов по автоматике.
Статизм d, САР, характеризует насколько сильно значение регулируемой величины отклоняется от требуемого значения при действии возмущений, и равна тангенсу угла наклона статической характеристики, построенной в относительных единицах: d = tg(a) =
(рис.22), где y = yн,f = fн— точка номинального режима САУ. При достаточно больших значениях Kp имеем d 1/Kp.
В некоторых случаях статическая ошибка недопустима, тогда переходят к астатическому регулированию, при котором регулируемая величина в установившемся режиме принимает точно требуемое значение независимо от величины возмущающего фактора. Статическая характеристика астатической САУ не имеет наклона (рис.19в). Возможные неточности относятся к погрешностям конкретной системы и не являются закономерными.
Для того, чтобы получить астатическое регулирование, необходимо в регулятор включить астатическое звено, например ИД, между ЧЭ и УО (рис.23).
Читайте также: Опель астра горит значок генератора
Если уровень воды понизится, то поплавок переместит движок потенциометра на величину L, за счет этого появится разность потенциалов 0 и ИД начнет поднимать заслонку до тех пор, пока не уменьшится до нуля, а это возможно только приy = yo . При поднятии уровня воды разность потенциалов сменит знак, и двигатель будет вращаться в противоположную сторону, опуская заслонку.
Достоинства и недостатки статического и астатического регулирования: статические регуляторы обладают статической ошибкой; астатические регуляторы статической ошибки не имеют, но они более инерционны, сложны конструктивно и более дороги.
Обеспечение требуемой статической точности регулирования является первой основной задачей при расчете элементов САУ.
Лекция 3. Динамический режим САУ
3.1. Динамический режим САУ.
Уравнение динамики
Установившийся режим не является характерным для САУ. Обычно на управляемый процесс действуют различные возмущения, отклоняющие управляемый параметр от заданной величины.
Процесс установления требуемого значения управляемой величины называется регулированием. Ввиду инерционности звеньев регулирование не может осуществляться мгновенно.
Рассмотрим САР, находящуюся в установившемся режиме, характеризующемся значением выходной величины y = yo. Пусть в момент t = 0 на объект воздействовал какой — либо возмущающий фактор, отклонив значение регулируемой величины. Через некоторое время регулятор вернет САР к первоначальному состоянию (с учетом статической точности) (рис.24). Если регулируемая величина изменяется во времени по апериодическому закону, то процесс регулирования называется апериодическим.
При резких возмущениях возможен колебательный затухающий процесс (рис.25а). Существует и такая вероятность, что после некоторого времени Тр в системе установятся незатухающие колебания регулируемой величины — незатухающий колебательный процесс (рис.25б). Последний вид — расходящийся колебательный процесс (рис.25в).
Таким образом, основным режимом работы САУ считается динамический режим, характеризующийся протеканием в ней переходных процессов. Поэтому второй основной задачей при разработке САУ является анализ динамических режимов работы САУ.
Поведение САУ или любого ее звена в динамических режимах описывается уравнением динамики y(t) = F(u,f,t), описывающее изменение величин во времени. Как правило, это дифференциальное уравнение или система дифференциальных уравнений. Поэтому основным методом исследования САУ в динамических режимах является метод решения дифференциальных уравнений. Порядок дифференциальных уравнений может быть довольно высоким, то есть зависимостью связаны как сами входные и выходные величины u(t), f(t), y(t), так и скорости их изменения, ускорения и т.д. Поэтому уравнение динамики в общем виде можно записать так:
F(y, y’, y”. y (n) , u, u’, u”. u (m) , f, f ’, f ”. f (k) ) = 0.
Статическое и астатическое регулирование
Астатическим регулированием называют такое регулирование, при котором в установившемся режиме при различных величинах постоянной нагрузки поддерживается постоянное значение: регулируемой величины, равное заданному значению.
Читайте также: Замена ремня генератора мазда демио dw3w
Астатизм — свойство измерительной системы или системы автоматического регулирования сводить к нулю установившиеся ошибки регулирования или слежения, возникающие под влиянием управляющих или возмущающих воздействий на данную систему.
Закон воспроизведения — алгоритм функционирования (в дальнейшем мы будем его называть регулировочной характеристикой) без учета нечувствительности регулятора выражается уравнением ya = yo = const.
При наличии нечувствительности, а она практически всегда существует y = y о + Δ y о, где Δ y о — величина нечувствительности регулятора.
Рассмотрим принцип действия астатического и статического регуляторов на примере работы водонапорного бака, установленного на башне, для снабжения потребителей водой.
На рис. 1, а показана схема астатического регулирования уровня у воды в баке. Поплавок 1 через рычаг связан с ползунком реостата 2, при помощи которого двигатель постоянного тока 3 всякий раз, как ползунок сместится вверх или вниз от среднего положения, начинает вращаться в ту или другую сторону и перемещает задвижку 4 (регулирующий орган) до тех пор, пока не восстановится заданный уровень уо воды в баке, т. е. пока напряжение, подведенное к якорной цепи двигателя, не станет равным нулю и не наступит установившийся режим (равновесное состояние).
Этому режиму соответствует определенный заданный уровень уо воды в баке, который для всех равновесных состояний остается строго постоянной величиной с точностью до нечувствительности регулятора. Нечувствительность регулятора в данном случае определяется наличием люфтов в шарнирах и напряжением трогания двигателя, которое отлично от нуля.
Рис. 1. Схема (а) и регулировочная характеристика (б) астатического регулирования
Если обозначить расход воды через q , то графическое изображение регулировочной характеристики в функции расхода q будет соответствовать зависимости, показанной на рис. 1 , б.
Из рис. 1 , а видно, что регулирующий орган (задвижка 4) и чувствительный элемент (поплавок 1) не имеют прямой связи, а соединены между собой через двигатель постоянного тока и реостат, поэтому данная система является системой непрямого регулирования . Здесь регулирующий орган переставляется каждый раз в такое положение, при котором регулируемая величина (уровень у воды в баке) возвращается при всякой нагрузке (расход воды q ) к заданному значению уо. Устройства, осуществляющие астатическое регулирование, называют астатическими регуляторами .
Широкое применение в практике наряду с астатическим находит статическое регулирование .
Регулирование называется статическим, если установившиеся после окончания переходного процесса значения регулируемой величины при различных постоянных значениях нагрузки будут принимать также различные постоянные значения, зависящие от нагрузки.
Читайте также: Нексия генератор не заряжает аккумулятор
На рис. 2, а показана схема статического регулирования уровня воды в напорном баке. Поплавок 1 действует на регулирующий орган — задвижку 2 непосредственно, поэтому регулятор в данном случае будет регулятором прямого действия.
При увеличении расхода q воды уровень у ее в баке начнет понижаться, поплавок будет опускаться и переставлять задвижку, увеличивая поперечное сечение питающей трубы, а следовательно, и количество воды, поступающее по трубе в единицу времени. При этом уровень воды начнет повышаться, поднимая поплавок и одновременно задвижку.
Равновесие наступит тогда, когда приток воды будет равен ее расходу. Чем больше нагрузка, т. е. расход q, тем больше будет открыта задвижка и, следовательно, тем ниже будет находиться поплавок в состоянии равновесия. Поэтому в данной схеме с возрастанием нагрузки значения уровня воды (регулируемой величины y ) будут уменьшаться.
Рис. 2 . Схема (а) и регулировочная характеристика (б) статического регулирования
Устройства, осуществляющие статическое регулирование, называются статическими регуляторами . Регулировочная характеристика статического регулятора выражается уравнением y = y о + Δ y .
Статические регуляторы поддерживают не, строго постоянное значение регулируемой величины, а с ошибкой, которая называется статической ошибкой .
Под статической ошибкой понимают наибольшее отклонение регулируемой величины при изменении нагрузки от нуля до номинальной, т. е. Δу = умах — y м in
В теории регулирования для характеристики степени зависимости отклонения регулируемой величины от нагрузки чаще пользуются понятием относительной статической ошибки, или статизма регулирования .
Если характеристика регулирования прямолинейна (рис. 2 , б), статизм будет постоянной величиной для всех значений нагрузки. Величину статизма (б) любого статического регулятора можно определить следующим образом:
где умах — максимальное значение регулируемой величины, соответствующее нагрузке q = 0, y м in — минимальное значение регулируемой величины, соответствующее нагрузке qном, y ср = (умах — y м in)/ 2 — значение регулируемой величины, принятое за базовое.
За базовое значение может быть принято одно из значений регулируемой величины уmах, ymin, y ср и др.
Статические регуляторы, несмотря на то, что им присуща статическая ошибка, находят широкое применение, так как просты по устройству и обеспечивают устойчивую работу в переходных режимах. Астатические регуляторы склонны к колебаниям и в большинстве случаев не обладают требуемой устойчивостью без вспомогательных устройств.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
- Свежие записи
- Как я ремонтировала свой автомобиль
- Автомобильные зеркала
- Ностальгия по «бугатти»
- Тест драйв. OPEL MOKKA – лучший полноприводный кроссовер в своем классе
- McFarlan — от рассвета до заката
источники:https://dmsht.ru/astaticheskiy-rezhim-raboty-generatora