2017-12-14
2105
Динамические характеристики.
Переход системы от одного установившегося режима к другому при каких-либо входных воздействиях называется переходным процессом. Переходные процессы могут изображаться графически в виде кривой y(t).
Например, процесс нагрева сушильного шкафа до установившегося значения может иметь вид, представленный на рисунке 1.12.
То есть, переходный процесс характеризует динамические свойства системы, ее поведение.
Поскольку входные воздействия могут изменяться во времени, то и переходные характеристики будут каждый раз разные. Для простоты анализа систем входные воздействия приводят к одному из типовых видов
Показатели качества переходного процесса.
После обеспечения устойчивости системы необходимо обеспечить качество переходного процесса управления, которое оценивают по переходной функции h(t), представляющей собой реакцию системы на внешнее воздействие типа единичной ступенчатой функции 1(t).
На примере переходной функции (рис.52) рассмотрим основные показатели качества переходного процесса – время регулирования, перерегулирование, частоту колебаний, число колебаний, максимальную скорость и максимальное ускорение регулируемой величины.
Время регулирования tp определяется длительностью переходного процесса. Теоретически переходной процесс длится бесконечно долго, однако практически он заканчивается, как только отклонения регулируемой величины от нового ее установившегося значения не будут превышать допустимых пределов. Обычно принимают e = (3¸5)% hуст. Временем регулирования характеризуют быстродействие системы. Однако иногда быстродействие также характеризуют временем tу достижения переходной функцией первый раз нового установившегося значения или временем tmax достижения максимального значения hmax.
Перерегулирование Dhmax или выброс, представляет собой максимальное отклонение регулируемой величины от нового установившегося значения. Обычно первый максимум является наибольшим. Относительное перерегулирование,.
Время регулирования и перерегулирование (основные показатели переходного процесса) тесно связаны между собой. Перерегулирование появляется вследствие того, что система к новому установившемуся состоянию подходит с определенной скоростью, которая графически отображается тангенсом угла наклона касательной в точке А.
Чем больше эта скорость, тем дальше за новое установившееся положение «пройдет» система по инерции. Для уменьшения перерегулирования необходимо снизить скорость, с которой система подходит к новому установившемуся состоянию. Это приводит к увеличению времени регулирования. Если система подходит к новому установившемуся состоянию с нулевой скоростью, то перерегулирования не происходит, но время регулирования значительно возрастает. Таким образом, отсутствие и очень большое перерегулирование нежелательны. Поэтому перерегулирование допускают в пределах 20 – 30 % установившегося значения. При этом число полуколебаний переходной функции равно двум-трем.
4.Устойчивость САР – это свойство системы возвращаться в исходное состояние после вывода ее из этого состояния и прекращения действия возмущения.
Термин «устойчивость» используется в различных отраслях науки и техники, например, в электронике, физике, в численных методах, экономике, экологии, социологии, психологии, медицинских науках. Во всех этих науках имеют в виду, что устойчивая система возвращается в состояние равновесия, если какое-то внешнее воздействие выведет ее из этого состояния.
Проанализируем понятие «устойчивости» применительно к различным наукам и отраслям деятельности.5
В макроэкономике устойчивость означает долговременное равновесие между использованием ресурсов и развитием человеческого общества.
В метеорологии воздушная устойчивость имеет отношение к вертикальным перемещениям воздушных потоков.
В технике устойчивостью называется свойство технических систем сохранять значения параметров в заданных пределах:
теплогидравлическая устойчивость — свойство систем с обогревом потоков сохранять параметры движения и параметры теплопередачи.
нейтронно-теплогидравлическая устойчивость ядерных реакторов — свойство ядерных реакторов сохранять стабильность процессов тепловыделения и теплосъема в активной зоне.
В социологии также существует термин социальная устойчивость.
На судах устойчивость (профессиональный термин — остойчивость) связана с восстанавливающим моментом и противодействием опрокидыванию.
В механике устойчивость является ответом на малое возмущение системы, находящейся в механическом равновесии.
Различают асимптотическую устойчивость, устойчивость по Ляпунову, экспоненциальную устойчивость, асимптотическую устойчивость в целом и др.
Гидродинамическая устойчивость — свойство потоков сохранять скорость и направление движения.
В теории вероятностей определяют статистическую устойчивость как сходимость частот значений результатов измерения физической величины.
В численном анализе устойчивость показывает, как алгоритм связан с ошибками в вычислениях.
В авиации устойчивость характеризует способность самолета без вмешательства пилота сохранять заданный режим полета.
В теории музыки — устойчивость придает системе звуков постоянство.
В теории автоматического управления устойчивость характеризуется реакцией динамической системы на внешние воздействия.
5.Поверка средств измерений заключается в оценке метрологическим органом погрешности средства измерений и установлении его пригодности к применению, т.е. совокупность операций, выполняемых с целью определения или подтверждения соответствия технических устройств установленным требованиям. Средства измерений подвергают таким поверкам, как:
Виды поверок:
- первичная — при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту;
- периодическая — через определенные интервалы времени, установленные с расчетом обеспечения пригодности СИ к применению на период между поверками;
- внеочередная — для выявления пригодности СИ к применению;
- инспекционная — для выявления пригодности СИ к применению при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля над состоянием и применением средства измерения;
- экспертная — при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности СИ и пригодности его к применению.
Сроки периодических поверок устанавливаются и корректируются метрологическими подразделениями предприятий, организаций и учреждений, эксплуатирующих СИ, с таким расчетом, чтобы обеспечить метрологическую исправность СИ на период между поверками. Начальный межповерочный интервал устанавливается при государственных испытаниях средств измерений. Во время поверки сравниваются меры или показатели измерительных приборов с более точной образцовой мерой или показаниями образцового прибора. Образцовый прибор по классу точности должен быть на три единицы выше поверяемого измерительного прибора. (Класс точности бывает: наивысший, высший и средний. В результате поверки эти определения приобретают числовые значения. Чем меньше погрешность измерений, тем выше класс точности и меньше числовое значение.)
Поверку осуществляют государственные инспекторы, которые периодически проходят обязательную аттестацию в качестве поверителей.
7.Средствами измерений называют применяемые при измерениях технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства. В этом определении основную смысловую нагрузку, вскрывающую метрологическую суть средств измерений (СИ), несут слова «нормированные метрологические свойства». Наличие нормированных метрологических свойств означает, вопервых, что средство измерений способно хранить или воспроизводить единицу (или шкалу) измеряемой величины, и, во-вторых, размер этой единицы остается неизменным в течение определенного времени.
Если бы размер единицы был нестабильным, нельзя было бы гарантировать требуемую точность результата измерений.
Отсюда следуют три вывода:
• измерять можно лишь тогда, когда техническое средство, предназначенное для этой цели, способно хранить единицу, достаточно стабильную (неизменную во времени) по размеру;
• техническое средство непосредственно после изготовления еще не является средством измерения; оно становится таковым только после передачи ему единицы от другого, более точного средства измерений (эта операция называется калибровкой);
• необходимо периодически контролировать размер единицы, хранимый средством измерения, и при необходимости восстанавливать его прежнее значение путем проведения новой калибровки.
По назначению различают рабочие средства измерений, применяемые для проведения технических измерений, и метрологические, предназначенные для проведения метрологических измерений.
