Устойчивость систем автоматического регулирования

Основное требование к САР состоит в том, что система должна быть устойчивой. Система автоматического регулирования называется устойчивой, если регулируемая величина, получившая отклонение от заданного значения под действием внешних возмущений, с течением времени в установившемся режиме становится равной заданному значению или близкому к нему с некоторой ошибкой.

Объект регулирования находится под воздействием внешних возмущений; результат этих возмущений – отклонение регулируемой величины от заданного значения. Регулятор воспринимает это отклонение и воздействует на объект так, чтобы устранить появившееся отклонение регулируемой величины. В правильно созданной САР после появления отклонения регулируемая величина с течением времени принимает заданное значение или близкое к нему (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Характер изменения регулируемой величины во времени в устойчивой САР:

1 – апериодический сходящийся переходный процесс; 2 – колебательный процесс

Характер изменения регулируемой величины во времени (апериодический или колебательный) зависит от свойств объекта и регулятора. Кривая 1 рис. 1.12 может характеризовать, например, изменение уровня воды в барабане котла: до момента времени уровень был равен заданному , в момент произошло скачкообразное потребление горячей воды, уровень упал до значения , появилось отклонение уровня, регулятор стремится возвратить уровень воды к заданному значению или по экспоненте 1, или по кривой 2.

Рассмотренный процесс в САР с момента времени до наступления установившегося значения называют переходным, в устойчивых САР он всегда сходящийся.

б)

В неустойчивых САР регулируемая величина с течением времени удаляется от своего заданного значения и переходный процесс носит расходящийся характер (рис. 1.13а).

a)

Рис. 1.13. Переходный процесс в неустойчивой САР:

1 – апериодический расходящийся; 2 – колебательный расходящийся; 3 – колебательный незатухающий

Переходный процесс в САР может иметь характер незатухающих колебаний с постоянной амплитудой (рис. 1.13б). Такие САР относят также к неустойчивым, и они не пригодны к эксплуатации.