Объект регулирования является частью автоматической системы регулирования. Поэтому его свойства непосредственно влияют на работу и качество регулирования системы в целом. В системах ТГВ такими объектами будут: участок газопровода, венткамера, котёл, тепловой ввод в здание, электропривод в различных установках и другое оборудование, в котором или при воздействии которого происходит технологический процесс.
Свойства объектов регулирования описываются с помощью статических и динамических характеристик.
Под статической характеристикой понимается зависимость выходной (
y) величины от входной (
x) в установившемся режиме. Если статическая характеристика на некотором интервале
x1, x2 описывается линейным уравнением и имеет вид прямой линии, она линейна, и объект можно назвать линейным в этом интервале (рис. 1.8а). Отношение приращения выходной величины
к приращению входной величины
называют коэффициентом передачи объекта
K; 
. Если статическая характеристика описывается нелинейным уравнением, то она нелинейна, объект в этом случае также нелинейный. Коэффициент передачи такого объекта можно определить как тангенс угла наклона касательной на участке её рабочего диапазона:
(рис. 1.8б).
Рис. 1.8. Статические характеристики объектов:
а – линейная статическая характеристика; б – нелинейная статическая характеристика
Динамическая характеристика показывает, как выходная величина изменяется с течением времени в результате регулирующего воздействия. Изменение выходной величины зависит от свойств объекта и от характера возмущения. Параметры объекта принято определять по динамической характеристике, представляющей изменение регулируемой величины во времени при скачкообразном изменении положения регулирующего органа. Такая характеристика называется переходной характеристикой объекта или характеристикой разгона. Из переходной характеристики можно определить постоянную времени Т и постоянную разгона tp (рис. 1.9).
Рис. 1.9. Переходная характеристика объекта
Постоянная времени Т характеризует инерционность объекта; чем она больше, тем большей инерцией обладает объект. Время разгона tp – время, в течение которого выходная величина достигает установившего или близкого к нему значения.
Обычно принимают 
. Регулируемые объекты подразделяются на статические и астатические. Статическим объектом, или объектом с самовыравниванием, называют объект, способный после возмущения приходить в новое устойчивое состояние без помощи регулятора. Такие объекты называют также статически устойчивыми.
На рис. 1.10а показан статически устойчивый объект – резервуар с жидкостью. Регулируемой величиной x является высота уровня жидкости, а регулируемой величиной y – количество жидкости, поступающей в ёмкость. Жидкость вытекает из ёмкости по трубопроводу самотёком. На рис. 1.10б x1 и y1 соответствуют установившемуся процессу. При скачкообразном увеличении поступления жидкости уровень в ёмкости будет возрастать. Выход жидкости из ёмкости вследствие увеличения уровня также начнёт увеличиваться до тех пор, пока не наступит равновесие между притоком и выходом жидкости при новом установившемся уровне. Параметры x2 и y2 соответствуют новому установившемуся значению.
Рис. 1.10. Пример статического объекта:
а – схема объекта; б – вид ступенчатого воздействия; в – переходная характеристика
С уменьшением поступления жидкости установится соответственно более низкий уровень. Чем больше величина самовыравнивания, тем меньше отклонение регулируемой величины от состояния равновесия, имевшего место до приложения возмущающего воздействия. Самовыравнивание способствует стабилизации регулируемой величины в объекте.
Астатическими называются объекты, не обладающие самовыравниванием. При отсутствии возмущающего воздействия астатический объект может находиться в состоянии равновесия при любых значениях регулируемой величины. При нарушении равновесия процесса скорость изменения регулируемой величины (скорость разгона) пропорциональна величине возмущающего воздействия.
Рассмотренный выше объект будет астатическим, если жидкость вытекает из бункера не самотёком, а откачивается насосом Н (рис. 1.11). Статическая характеристика у такого объекта практически отсутствует, а единственным показателем, характеризующим его свойства, будет скорость разгона.
Знание статических и динамических характеристик объекта необходимо при расчёте САР, при выборе регулятора и определении параметров его настройки.
Рис. 1.11. Пример астатического объекта:
а – схема объекта; б – вид ступенчатого воздействия; в – переходная характеристика
2015-02-04
1893
