По его временным характеристикам

Определение основных динамических характеристик объекта регулирования

Этапы настройки

НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ

- определение динамических характеристик заданного объекта регулирования;

- выбор типового закона регулирования;

- расчет параметров настройки регулятора;

- построение и анализ переходных процессов в системе с выбранным регулятором.

Объект регулирования является основной составной частью АСР, от свойств которой зависят свойства и характеристики системы. Объект регулирования является неизменяемой частью системы, поскольку его характеристики определяются конструктивными и технологическими особенностями конкретного агрегата. Одной из основных характеристик ОР, предопределяющих свойства АСР, является реакция на приложенные возмущения.

В зависимости от того, как реагируют объекты на приложенные возмущения, различают объекты с самовыравниванием и без самовыравнивания. Самовыравнивание – это способность объекта восстанавливать равновесие, нарушенное в результате действия возмущений. ОР, обладающие самовыравниванием, относятся к устойчивым или статическим объектам. Объекты без самовыравнивания, в которых приложенное ступенчатое возмущение приводит к неограниченному изменению регулируемой величины, называются неустойчивыми или астатическими.

Для определения динамических свойств объекта регулирования анализируют кривые изменения регулируемой величины при типовых возмущающих воздействиях. Как правило, для этих целей пользуются кривыми разгона (временными характеристиками), импульсными и частотными характеристиками.

Кривой разгона объекта регулирования называется кривая изменения во времени выходной величины в переходном процессе, вызванным однократным возмущением входной величины; при этом предполагается, что возмущение является мгновенным. При единичном входном воздействии кривая разгона объекта представляет собой его переходную характеристику. Кривые разгона статических и астатических объектов регулирования приведены на рис.1.

Рис.1 Кривые разгона и динамические параметры ОР:

а—статический объект первого порядка; б—астатический объект; в—статический объект второго порядка.

По кривой разгона определяют динамические характеристики объекта регулирования: запаздывание, постоянную времени и коэффициент передачи.

Для определения времени запаздывания в точке максимальной скорости изменения выходной величины проводят касательную к кривой разгона и продолжают её до пересечения с линией начального установившегося значения выходной величины (осью абсцисс). Отрезок времени от момента внесения возмущения до точки пересечения касательной с осью абсцисс определяет общее запаздывание объекта t_о.

Для с т а т и ч е с к и х объектов п е р в о г о п о р я д к а передаточную функцию можно представить так:

Коэффициент передачи k_о представляет собой изменение выходной величины объекта при переходе из начального в новое установившееся состояние. Постоянная времени объекта Т_о — это условное время, в течении которого выходная величина изменилась бы от начального до нового установившегося значения, если бы это изменение происходило со скоростью, постоянной и максимальной для данного переходного процесса. Постоянная времени характеризует инерционность объекта.

Объекты регулирования могут описываться дифференциальным уравнением второго порядка. В результате чего кривая разгона представляет собой монотонную кривую, характерной точкой которой является точка перегиба, соответствующая моменту времени t_п изменения знака второй производной.

Передаточная функция такого объекта такая:

Величины Т₁ и Т₂ связаны между собой следующим соотношением:

Причем значения Т₁ + Т₂, a и b можно найти непосредственно по кривой разгона (см. рис.1.(в)).

Передаточная функция а с т а т и ч е с к и х объектов может быть представлена как:

Для таких объектов пользуются условным коэффициентом передачи , определяемым по кривой разгона как установившееся значение скорости изменения выходной величины при единичном возмущении. Таким образом, коэффициент передачи астатического объекта:

,

где a—угол между осью абсцисс и кривой разгона при установившейся скорости изменения выходной величины (см. рис.1. (б)).

Так же пользуются условной постоянной времени , которую определяют как время изменения выходной величины на единицу её измерения при единичном возмущении. Очевидно, что: