Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Общие сведения. Простейшая система автоматического регулирования (САР) одной регулируемой величины может быть представлена в виде схемы






 

Простейшая система автоматического регулирования (САР) одной регулируемой величины может быть представлена в виде схемы, приведенной на рис. 7.1. На этом рисунке прямоугольниками обозначены две основные части системы – объект регулирования (ОР) и регулятор (Р); стрелками указаны взаимодействие между ними, а также внешние воздействия, влияющие на работу САР.

Рис.7.1. Схема одноконтурной САР

 

Для выбора типа регулятора и расчета его настройки, обеспечивающей заданные показатели качества процесса регулирования, необходимо знать статистические и динамические свойства объекта регулирования.

Зависимость значений выходной величины объекта от входной в установившихся состояниях определяет его статическую характеристику. Как видно из рис.7.1, выходной величиной ОР является регулируемая величина Хрег, а входными являются регулирующее воздействие Хр, посредством которого осуществляется подвод энергии (или вещества) к ОР и возмущающие воздействия – Хв (чаще всего это нагрузка на ОР), т.е. канал отвода энергии или вещества от ОР.

Следовательно, статистические свойства ОР характеризуются совокупностью статистических характеристик:

1). По подводу энергии (вещества): Хрег0 = fpр0),
при Хв = const.

2). По отводу энергии (вещества): Хрег0 = fв в), при Хр = const.

При экспериментальном снятии статических характеристик ОР исследователь последовательно изменяет значение входных величин по заранее выработанному плану и фиксирует установившиеся значения выходной величины.

Динамические свойства ОР, характеризующие зависимость между изменениями входных и выходных величин во времени в неустановившемся режиме, оцениваются динамическими характеристиками, которые могут быть представлены в виде: системы дифференциальных уравнений, передаточных функций, частотных характеристик и временных характеристик. Большой интерес для практики представляют временные характеристики, т.к. их можно получить в результате несложного эксперимента.

Временные характеристики ОР представляют собой его реакцию на типовые возмущения. Частным видом временных характеристик чаще всего используемых на практике, является переходная временная характеристика (или просто переходная характеристика).

Переходной характеристикой ОР – h(t) называют его реакцию на единичное ступенчатое возмущение при условии, что до начала нанесения возмущения ОР находился в установившемся состоянии. Единичное ступенчатое возмущение аналитически записывается:

Хвх(t) = l(t), (см.рис.7.2) или:

Хвх(t) = 0, при t < 0,

Хвх(t) = l, при t ≥ 0

И физически соответствует резкому (скачкообразному) изменению уровня входной величины.

Так как ОР в процессе эксплуатации подвергается различным возмущающим воздействиям, то его динамические свойства в целом необходимо представлять совокупность динамических характеристик по каждому из этих воздействий. Например, для ОР, изображенного на рис.7.1, необходимо иметь переходные характеристики:

1) по регулирующему каналу hp(t) при Хв(t)=const;

2) по возмущающему (нагрузочному) каналу h(t) при Хв(t)=l(t), Хр(t)=const.

Переходная характеристика ОР – h(t) представляет собой изменение регулируемой величины Хрег(t) при переходе объекта из одного установившегося состояния в другое, откуда следует, что:

1). Из переходной характеристики можно получить статическую характеристику (в диапазоне изменения Хрег).

2). Переходную характеристику можно получить аналитически, как решение дифференциального уравнения ОР при Хвх=l(t).

Так как аналитический вывод дифференциальных уравнений ОР - задача сложная (а иногда и невыполнимая для малоизученных объектов), то последний вывод используют для решения обратной задачи, т.е. определение приближенного аналитического выражения динамической характеристики ОР по виду ее экспериментальной переходной характеристики. Эту задачу называют аппроксимацией переходной характеристики ОР.

Для экспериментального определения переходной характеристики ОР по регулирующему каналу необходимо добиться его равновесного режима работы, в окрестности которого должны быть изучены динамические свойства объекта. Затем производиться быстрое перемещение регулирующего органа на некоторую величину и регистрируется изменение во времени регулируемой величины. Величина перемещения регулирующего органа должна выбираться из конкретных условий работы исследуемого объекта. Она должна быть достаточно большой для того, чтобы случайные, незначительные по величине возмущения не исказили характера изменения регулируемой величины. Однако слишком большие отклонения регулирующего органа тоже нежелательны, т.к. они могут привести к нарушению режима работы объекта. На практике обычно принимают величину возмущения в пределах 10-20% от величины максимального перемещения регулирующего органа.

Полученный в результате этого опыта график необходимо пересчитать в переходную характеристику, для чего значения регулируемой величины делятся на значение регулирующего воздействия. Размерность временной характеристики в этом случае будет:

[h(t)] =

Опыты по определению временной характеристики проводятся в окрестности несколько установившихся режимов (обычно при номинальной и средней нагрузках на ОР, а также на холостом ходу). Полученная таким путем серия переходных характеристик определяет динамические свойства ОР по регулирующему каналу.

Экспериментально снятые переходные характеристики (рис. 7.2.) многих промышленных ОР хорошо аппроксимируются уравнением вида:

haп(t) = K0(1-е ), при t ≥ t0 (1)

где К0 – статический коэффициент передачи ОР;

, Т0 – соответственно, время запаздывания и постоянная времени ОР.


 

Рис. 7.2. График экспериментальной и аппроксимированной переходной характеристики САР

 

Такая аппроксимация соответствует приближенной замене реальной передаточной функции ОР двумя последовательно включенными типовыми динамическими звеньями: инерционным 1-го порядка и запаздывающим:

W0(S) = (2)

 

Рис.7.3. Графический способ определения значений К0, Т0, τ 0


Значения К0, , Т0 определяются из графика переходной характеристики, проводя касательную в точке перегиба (рис. 7.3.).

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.