Основные показатели качества регулирования. Выбор типа автоматического регулятора

Г) ПД - регуляторы, ПИД - регуляторы

В) Изодромные регуляторы (ПИ-регул-ры)

Б) Астатические регуляторы (интегральные)

А) Статические регуляторы

Статическое регулирование – при котором каждому положению регулирующего органа соответствует определенное значение регулируемой величины в статическом режиме, зависящее от величины нагрузки, действующей на объект регулирования. График статического режима изменения регулируемой величины нагрузки, действующей на объект (притока, стока)

Q – нагрузка (приток, сток)

φ_1уст., φ_{2 уст}. – статическая ошибка – отклонение регулируемой величины от φ₀ в статическом, установленном режиме. В простейшем случае μ=f(∆φ). При этом данная зависимость μ=k_p∆φ

k_p – коэффициент усиления регулятора k_p=const, поэтому регуляторы пропорциональные

Динамическая характеристика

Из графика - и мгновенное изменяется при появлении ∆φ без запаздывания и воздействует на объект регулирования.

При этом сокращается время перехода процесса АСР, т.е. сокращается время регулирования данного параметра.

Достоинства регулятора: 1. хорошие динамические свойства. Недостатки: плохие статические свойства (наличие статической ошибки – статизм), регулирующая: φ_ст.=1/ k_p, ее можно понижать, увеличив k_p).

Область применения: для регулирования объектов, допускающих статическую ошибку регулирования и подверженных небольшим и редким возмущениям.

Астатическое регулирование – при котором объект регулирования, в установленном режиме поддерживается заданное значение регулируемой величины, независимо от нагрузки, действующей на объект регулирования. Статическая характеристика данного регулирования:

Закон регулироания: μ=(1/T_им)∫∆φdt

T_им – параметр настройки данных регулятором (время полного хода исполнительного механизма под действием регулятора при максимальной нагрузке, действующей на объект регулирования, принимаем ∆φ=константа) μ=∆φ*t/T_им.

Достоинства: отсутствие статической ошибки (поддерживает φ₀ на заданном уровне). Недостаток: плохие динамические свойства (при появлении ∆φ, величина μ изменяется от 0 с постоянной скоростью медленнее, чем для П – регулятора – это увеличение времени переходного процесса в АСР – увеличение времени регулирования). Данный регулятор не применяется для регулирования астатических объектов, т.к. работа АСР в данном случае будет неустойчива.

Изодрома - равноубывающий (от греч.). Закон регулирования включает пропорциональные и интегральные составляющие μ = kp (∆φ+1/T_и∫∆φ)dt

T_и – время изодрома, время, за которое удваивается величина П - составляющей данного регулятора. Диаграмма работы.

Принимаем ∆φ=констант., μ=kp(∆φ+∆φ*t/Tи), если t=Tи, то μ=2kp*∆φ

При появлении ∆φ на входе регулятора, мгновенно срабатывает П – составляющая.

Регулирующий орган перемещается на Кобс*μ. Это регулирование со статическим регулированием. Далее вступает в работу интегральная составляющая. Интегральное воздействие изменяется с постоянной скоростью и при этом устраняется статическая ошибка регулирования. Достоинства: хорошие статические и динамические свойства, устраняется статическая погрешность. Применяется для регулирования объектов, подверженных частым незначительным возмущениям.

Т_д- время предворения +- бывают прямое и обратное

dφ∕dt - характеризует скорость изменения регулируемой величины.

Регулирующее воздействие данной заключается в предвидении на какую величину и в какую сторону изменится регулирующая величина Ф.

Диаграмма работы:

Если t=0 то μ→∞

t>0,

Данный регулятор применяется для регулирования объектов чистого запаздывания, а также подверженым чистым возмущениям.

2) Пропорциональный регулятор с предворением (ПИД)

При t=0 срабатывает дифференциальная составляющая и μ ═ ∞

t>0,

Динамические хорошие свойства применяются для регулирования объектов подачи, регулирование запаздывания.

1.Наличие статической ошибки свойственна ПИД регуляторам.

При синтезе АСР необходимо определить на сколько отклонится регулируемая величина от своего заданного значения, и как скоро завершится переходный процесс т.е. определить t.регулирования.

Для определения данных параметров служат параметры качества в АСР.

Графики переходных процессов в АСР приведены ниже

Рис.1 Изменение регулирующего воздействия на входе в объект

Рис.2 Изменение регулируемой величины в объекте. Пунктир при отключенном регуляторе. Сплошная – переходной процесс в регуляторе, Ф₀- заданное значение регулируемой величины, Ф1- максимальные динамические отклонения регулируемой величины, Фк - потенциальное отклонение регулируемой величины в объекте при оклоненном регуляторе, график экспоненциального переходного процесса.

Рис.3 График колебаний переходного процесса в АСР без остаточного отклонения регулируемой величины. Переходный процесс носит колебательно - затухательный характер Ф возвращается в значение Ф₀.

Рис.4 Переходной процесс АСР с остаточным отклонением регулируемой величины.

При создании АСР важной задачей является выбор типа регулятора с учетом динамической характеристики объекта регулирования и требуемых параметров качества переходных процессов.

Существует несколько методов расчета и выбора типа регулятора:

1.Аналитический

2.Графоаналитический

3.Эксперимент

В практике используется второй метод:

Исходными данными для решения данной задачи являются следующие.

В зависимости от объекта регулирования (τ,Т,Коб), -, - заданные параметры качества переходного процесса в АСР ().