Статична і Астатичне регулювання

Назва роботи: Статична і Астатичне регулювання

Предметна область: Комунікація, зв'язок, радіоелектроніка та цифрові прилади

Опис: Розглянемо найпростішу схему автоматичного прямого регулювання рівня води в резервуарі за допомогою поплавкового регулятора рис. Для характеристики ступеня залежності відхилення регульованої величини від навантаження користуються поняттям нерівномірності або статизму регулювання.

Розмір файлу: 298.5 KB

Роботу скачали: 21 чол.

Ханти-Мансійський автономний округ # 150; ЮГРА

Департамент освіти і науки

Сургутський державний університет ХМАО

Кафедра автоматики та комп'ютерних систем

з дисципліни «Теорія автоматичного управління»

на тему «Статична і Астатичне регулювання»

Виконала: студентка групи 244

Росс Аліна Александрова

Прийняв: доцент кафедри АІКС

Тараканов Дмитро Вікторович

Статична і Астатичне регулювання.

У САР прямого регулювання вплив вимірювального елемента на регулюючий елемент здійснюється без залучення додаткового джерела енергії (рис 1, 5).

Розглянемо найпростішу схему автоматичного прямого регулювання рівня води в резервуарі, за допомогою поплавкового регулятора (рис. 1).

Поплавок в цій схемі жорстко пов'язаний з регулюючим органом # 150; засувкою, яка змінює кількість води, що надходить в одиницю часу по живильної трубі Т1. Навантаженням об'єкта, резервуара, в даному випадку є витрата води q по трубі Т2. При збільшенні витрати рівень води в резервуарі починає знижуватися, поплавок опускається і переставляє засувку, збільшуючи її відкриття. Кількість води, що надходить по трубі Т1 в одиницю часу, збільшується. і рівень починає підвищуватися. Рівновага наступить тоді, коли прихід води буде дорівнює її витраті. Чим більше навантаження, тобто витрата, тим більше буде відкрита засувка і, отже, тим нижче буде знаходитися поплавок в стані рівноваги. А це означає, що зі зростанням навантаження в даній схемі значення рівня води, тобто регульованої величини, буде зменшуватися.

Регулювання називається статичним. якщо усталене після закінчення перехідного процесу значення регульованої величини при різних постійних значеннях навантаження буде приймати також різні постійні значення, що залежать від навантаження.

Регулятор, який здійснює статичне регулювання, називається статичним регулятором.

У найпростішому випадку, коли встановилося переміщення регульованого органу під впливом регулятора пропорційно відхиленню регульованої величини від її заданого значення, статичний регулятор називається пропорційним регулятором.

Для характеристики ступеня залежності відхилення регульованої величини від навантаження користуються поняттям нерівномірності. або статизму регулювання.

Нехай графік залежності сталих значень регульованої величини від навантаження Q. яку будемо називати характеристикою регулювання, має вигляд (рис. 2)

Максимальне значення регульованої величини відповідає холостому ходу об'єкта, тобто відсутності навантаження; мінімальне значення - номінальному навантаженні.

Для визначення нерівномірності (статизму) регулювання скористаємося відносними координатами:

де абсолютні значення X і Q віднесені до базових значенням номінального режиму і відповідно.

Нерівномірністю (або статизмом) регулювання в даній точці називають відносну крутизну характеристики регулювання в цій точці:

Якщо характеристика регулювання прямолінійна, то статизм буде постійною величиною для всіх значень навантаження. Його можна визначити наступним чином:

Іноді за базове значення регульованої величини приймають не. а середнє значення:

Принципового значення вибір базової величини не має, так як в хорошій системі регулювання мало відрізняються один від одного (на кілька відсотків), отже, і при різному виборі базових величин також вийдуть приблизно однаковими, але все ж щоб уникнути непорозумінь завжди слід домовлятися, які величини ми прийняли за базові.

На рис. 2 переривчастими лініями, паралельними основній характеристиці, показані характеристики, які відповідають різним установкам регулятора.

Статичний регулятор підтримує не строго постійне значення регульованої величини, а з помилкою, яка називається статичною помилкою системи. статізм регулювання # 150; це відносна статична помилка при зміні навантаження від холостого ходу до номінальної. У деяких системах статична помилка небажана. Тоді переходять до регулювання, в якому вона дорівнює нулю, тобто до Астатична регулювання.

Астатическим регулюванням називають таке регулювання, при якому в сталому режимі при постійному навантаженні підтримується постійне значення регульованої величини, що дорівнює заданому значенню, незалежно від величини навантаження. Характеристика астатического регулювання являє собою пряму лінію, паралельну осі навантаження (рис. 3).

Встановлена ​​помилка при астатичному | нестійкий регулювання теоретично дорівнює нулю; практично внаслідок неточності регулятора вона можлива, але не буде залежати від навантаження. В результаті помилки регульована величина може прийняти будь-яке значення всередині деякої зони (заштрихованої на рис. 3).

Для отримання астатического регулювання потрібно усунути в регуляторі жорстку залежність між положенням регулюючого органу і значенням регульованої величини з тим, щоб задане значення регульованої величини можна було підтримувати при будь-якому навантаженні, тобто при будь-якому положенні регулюючого органу. З цією метою в ланцюг регулювання вводять так зване Астатичне ланка. Прикладом астатического ланки є електричний двигун з ідеальною чутливістю. Коли напруга на затискачах двигуна дорівнює нулю, він не рухливий, тобто знаходиться в стані рівноваги; при цьому його вал може бути повернений на будь-який кут. При появі напруги двигун починає обертатися. Обертання припинитися лише тоді, коли підведене до двигуна напруга стане рівним нулю.

На рис. 4 показана схема астатического регулювання.

Поплавок в цій схемі переміщує повзунок реостата, за допомогою якого двигун всякий раз, як повзунок зміститься вгору або вниз від середнього положення, починає обертатися і переміщає регулюючий орган до тих пір, поки не відновиться заданий рівень.

Так як напруга зрушення двигуна відрізняється від нуля, виникає похибка, що лежить всередині зони нечутливості, заштрихованої на рис. 3.

Зауважимо, що ланки. Виконують операції інтегрування, є астатичними. Справді, якщо вихідна координата ланки описується рівнянням або. то при х = 0 буде положення рівноваги, тобто y = const. причому y може мати будь-яке значення. При x 0 рівновагу системи порушується. Таким чином, інтегруюча ланка може бути використано для отримання астатического регулювання.

Так як в схемі рис. 4 енергія для перестановки регулюючого органу надходить від стороннього джерела через підсилювач (реостат-двигун), дана система є системою непрямого регулювання.

У САР непрямої дії вимірювальний елемент впливає на регулюючий елемент не безпосередньо, а через спеціальні підсилюючі елементи, що живляться додатковим джерелом енергії. Ці елементи вводяться для посилення сигналів, що подаються вимірювальним елементом до регулюючого елементу, за рахунок стороннього джерела енергії (рис 4, 6).

Приклад системи прямого регулювання:

САР частоти обертання валу теплового двигуна прямої дії. 1-двигун (регульований об'єкт); 2-відцентровий механізм (вимірювальний елемент); 3-заслінка (регулюючий елемент)

Перевагою системи є простота конструкції, надійність в роботі, не вимога додаткових джерел енергії.

Недоліком системи є низька чутливість, мала точність регулювання, невеликий коефіцієнт посилення і обмежена потужність на виході.

Приклад системи непрямого регулювання:

САР частоти обертання валу теплового двигуна непрямої дії. 1-двигун (регульований об'єкт); 2-відцентровий механізм (вимірювальний елемент); 3-золотник (перетворює елемент); 4-гідравлічний двигун (виконавчий елемент); 5-заслінка (регулюючий елемент)