Импульсная переходная характеристика

Необходимость получения импульсной переходной характеристики обусловлена жесткими требованиями к отклонению регулируемой величины от значения ее в режиме, регулирующим органом наносится мгновенное ступенчатое возмущающее воздействие, которое через некоторый малый отрезок времени t также мгновенно снимается (рис. 1 – 46), т.е. возвращается в исходное положение. С момента подачи возмущения и до конца процесса (когда регулируемая величина возвращается в исходное состояние, имевшее место до проведения опыта) производится запись изменения регулируемой величины во времени. Сняв несколько импульсных переходных характеристик и усреднив их, можно перейти к обработке полученных результатов с целью нахождения кривой разгона и коэффициентов передаточной функции объекта.

Частотные характеристики

Получаются в результате подачи на вход управляемого объекта гармонических колебаний определенной частоты, вырабатываемых генератором синусоидных колебаний. Обработка полученных экспериментально гармонических колебаний входной и выходной величины сводится к следующему.

Построив график (рис. 1 – 47) изменения гармонических колебаний входной и выходной величины по времени для какой-либо частоты, легко получить сдвиг по времени t между этими синусоидами и, следовательно, найти сдвиг по фазе: , где Т  период гармонических колебаний. Из этого же графика легко находятся отношения амплитуд выходных и входных колебаний, необходимые для построения комплексно-частотной характеристики объекта. Меняя период (а следовательно, и частоту) входных колебаний, получим отношение амплитуд и сдвиг по фазе для других частот, что вполне достаточно для построения амплитудно-частотной, фазо-частотной и комплексно-частотной характеристик управляемого объекта. Преимущество эксплуатационного определения частотных характеристик перед вышерассмотренными методами заключается в том, что выбором соответствующих частот легко получить ту часть КЧХ объекта, которая является наиболее важной для настройки системы управления.

§ 1-11 Динамические характеристики типовых линейных регуляторов

Регуляторы, используемые в промышленном производстве, с точки зрения конструктивного оформления бывают двух типов:

• регуляторы прямого действия, использующие для перемещения регулирующего органа энергию, развиваемую чувствительным элементом регулятора;

• регуляторы непрямого действия, использующие для перемещения регулирующего органа внешнюю энергию.

Несмотря на конструктивное многообразие используемых регуляторов в промышленности, они обычно реализуют один из четырех линейных унифицированных законов управления, т.е. правило (алгоритм), в соответствии с которым регулятор воздействует на регулирующий орган при наличии рассогласования между заданным и текущим значениями регулируемой величины.

Пропорциональные регуляторы

Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) производят перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения, т.е.

(169)

где z(t)=x(t)-y(t)  рассогласование между заданными и текущими значениями регулируемой величины;

x(t)  заданное значение регулируемой величины;

y(t)  текущее значение регулируемой величины;

x_p(t)  перемещение регулирующего органа;

k_p  коэффициент передачи (усиления) регулятора.

Численно коэффициент усиления регулятора равен перемещению регулирующего органа, осуществляемому регулятором при отклонении регулируемой величины на единицу ее измерения. Передаточная функция, комплексно-частотная и переходная характеристика этого регулятора аналогичны соответствующим характеристикам усилительного звена (см. § 1-7).

В качестве примера П-регулятора прямого действия может служить обычные поплавковый регулятор (рис. 1 – 48), осуществляющий перемещение регулирующего органа пропорционально изменению положения уровня в бачке и, следовательно, поплавка.

Для реализации П-закона регулирования в регуляторах непрямого действия (когда перемещение регулирующего органа осуществляется благодаря использованию внешнего источника энергии) обычно применяют обратную связь (рис. 1 – 49).

Здесь У – усилитель с большим коэффициентом усиления;

СМ – сервомотор, перемещающий регулирующий орган благодаря внешнему источнику энергии;

ОС – обратная связь, в данном случае выполняется в виде усилительного звена,

т.е. W_ос(p)=.

Можно показать, что при данной структуре регулятора, динамические свойства последнего всецело определяются свойствами обратной связи, причем коэффициент усиления регулятора будет равен:

. (171)

Величину  коэффициент усиления обратной связи, называемый также степенью обратной связи или жесткая обратная связь.

Недостатком П-закона регулирования является наличие остаточной неравномерности регулирования, т.е. при различных нагрузках регулируемого объекта регулируемая величина удерживается регулятором на различных значениях, причем с увеличением коэффициента усиления регулятора к_р – остаточная неравномерность регулирования увеличивается.