Система автоматического регулирования уровня

Система предназначается для автоматического поддержания заданного уровня жидкости в ёмкости, её упрощенная схема представлена на рис. 9. В ёмкости 6 необходимо поддерживать заданный уровень Н жидкости. Жидкость подается в ёмкость по трубопроводу 1 и вытекает из ёмкости по трубопроводу 5. Приток Q жидкости – управляющее воздействие. Расход G жидкости – возмущение (нагрузка). Уровень жидкости в ёмкости поддерживается путем регулирования притока так, чтобы компенсировать произвольно изменяющийся расход. Для изменения притока служит клапан 2, соединенный рычагом 3 с поплавком 4.

Управляемая величина – уровень Н. В данном случае ёмкость 6 является объектом управления, а совокупность элементов 2, 3 и 4 – регулятором.

Рассматриваемую систему можно описать уравнением

,

где S – площадь поперечного сечения ёмкости.

Решение дифференциального уравнения позволяет описать характер изменения уровня жидкости во времени:

,

где H_o – заданное значение уровня жидкости в ёмкости.

Подобные системы из-за простоты получили широкое распространение. Широко известным примером такой системы является поплавковая камера карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания. Система в этом случае обеспечивает стабилизацию уровня топлива в карбюраторе двигателя, что необходимо для получения топливной смеси стабильного состава.