Понятие и показатели качества управления

Статическая точность.

Виды точностей работы САУ

В статическом режиме ошибки возни­кают только в статической системе, а в астатической системе они равны нулю, поэтому статическую точность оценивают только при анализе статических систем.

Статической системой управления называется система, объект и регулятор которой являются статическими элементами, т. е.

W _о(0) = k _о и W _p(0) = k _p. (5.7)

Подставляя в уравнения динамики регулируемой величины (4.15) и для ошибки (4.24) одноконтур­ной системы р == 0 и полагая для простоты x _п = 0 и x _в = 0,получим уравнения статики статической системы:

для управляемой величины

x = x _з k _p k _о(1 + k _p k _о) + y _в k _о(1 + k _p k _о); (5.8)

для сигнала ошибки

e = x _з (1 + k _p k _о)^-1 - y _в k _о(1 + k _p k _о) ^-1. (5.9)

Первое слагаемое в правой части уравнения (4.32) характери­зует статическую ошибку по задающему воздействию, второе — статическую ошибку по возмущению. Обе эти ошибки тем больше, чем больше внешние воздействия, и тем меньше, чем больше знаме­натель (1 + k _p k _о). Следовательно, точность статической системы тем лучше, чем больше переда­точный коэффициент разомкнутого контура.

Точность статической системы принято оценивать коэффициен­том статизма

S == D х _з/D х _р, (5.10)

где D х _р — отклонение управляемой величины х от заданного зна­чения, создаваемое возмущением у _в = у _в0 при разомкнутом кон­туре регулирования; D х _з — отклонение управляемой величины, создаваемое тем же возмущением у _в0 в замкнутой системе. Коэффи­циент статизма показывает, во сколько раз отклонение выходной величины управляемого объекта меньше отклонения этой величины неуправляемого объекта (при одном и том же значении возмущаю­щего воздействия). Очевидно, что D х _р=D y _в0 k _o и D х _з = D y _в0 k _o/(1 + k _p k _о). Отсюда коэффициент статизма

S == (1 + k _p k _о)^-1== (1 + k)^-1, (5.11)

где k = k _p k _о— передаточный коэффициент разомкнутого контура.

Точность статической системы считается удовлетворительной, если коэффициент S = 0,1 —0,01. Следовательно, общий переда­точный коэффициент разомкнутого контура статической системы должен находиться в диапазоне 10 —100

Качество автоматической системы управления определяется совокупностью свойств, обеспечиваю­щих эффективное функционирование как самого объекта управле­ния, так и управляющего устройства, т. е. всей системы управле­ния в целом. В теории автоматического управления термины «качество управления» исполь­зуют в узком смысле: рассматривают только статические и динамические свойства системы. Такие свойства системы,выраженные в количественной форме,называют показателями качества управления. Эти свойства предо­пределяют точность поддержания управляемой величины на заданном уровне в установившихся и пе­реходных режимах, т. е. обеспечивают эффективность процесса управления.

В частности, нами была рассмотрена точность системы в установившихся режимах. Теперь мы будут рассматривать показатели качества, характеризующие точность системы в переходных режимах.

Точность системы в переходных режимах оценивают при помощи прямых и косвенных показателей. Прямые показатели определяют по графику переходного процесса, возникающего в системе при ступенчатом внешнем воздействии. Косвенные показатели качества определяют по распределению корней характеристического урав­нения или по частотным характеристикам системы.

К особой категории показателей качества относятся так назы­ваемые интегральные оценки, которые вычисляют либо непосредст­венно по переходной функции системы, либо по коэффициентам передаточной функции системы.

Вспомним, по лекции точность системы в переходных режимах определяется величи­нами отклонений управляемой переменной х(t) от заданного зна­чения х _з (t) и длительностью существования этих отклонений. Ве­личина и длительность отклонений зависят от характера переход­ного процесса в системе. Характер переходного процесса в свою очередь зависит как от свойств системы, так и от места приложения внешнего воздействия.

При самой общей оценке качества обращают внимание прежде всего на форму переходного процесса. Различают следующие типовые переходные процессы (рис. 5.1): колебатель­ный (кривая 1), монотонный (кривая 2) и апериодический (кривая 3).

Рис. 5.1. Типовые переходные процессы:

а — по заданию; б—по возмущению

Каждый из трех типовых процессов имеет свои преимущества и недостатки, и предпочтение той или иной форме процесса делают с учетом особенностей управляемого объекта. Так, например, в электромеханических объектах со сложными кинематическими пе­редачами (лифты, экскаваторы, подъемные установки) нежелательны рез­кие знакопеременные усилия, и поэтому при выборе настроек си­стем управления такими объектами стремятся к апериодическим и монотонным процессам. В рассмотренной нами системе управления обогатительным аппаратом допустимы колебательные переход­ные процессы, так как кратковременные отклонения управляемых величин не ухудшают существенно показатели обогащения.