9.2 Прямі показники якості

Перехідний процес у системі залежить не тільки від властивостей САК, але й від характеру зовнішнього впливу, який у загальному вигляді може бути складною функцією часу. Якщо цей вплив має характер стрибка, перехідні процеси можна розділити на такі основні типи (рис. 4.2):

1 - коливальні процеси, що характеризуються наявністю двох або більше перерегулювань;

2 - малоколивальні процеси з одним перерегулюванням;

3 - процеси без перерегулювання, які характеризуються тим, що значення у(t) залишається менше за усталене у_уст у будь-який момент часу t;

4 - монотонні процеси (аперіодичні), які характеризуються тим, що швидкість зміни y(t) не змінює свого знаку при всіх t.

Прямі оцінки (показники) якості перехідного процесу визначають найчастіше за перехідною характеристикою h(t), тобто реакцією системи на одиничний ступінчастий вплив 1(t) за нульових початкових умов. До основних прямих показників якості належать (рис. 4.3):

час регулювання t_рег - мінімальний час, після якого відхилення вихідної величини h(t) від усталеного значення не буде перевищувати деякої наперед заданої величини , тобто |h(t) - h_уст(t)|  ; Величина  задається у відсотках від усталеного значення h_уст(t). Звичайно  =5 %.

п еререгулювання  - максимальне відхилення перехідної характеристики від усталеного значення, що виражається у відносних одиницях, або у відсотках:

=[(h_max-h_уст)/h_уст]100%.

Перерегулювання є наслідком того, що до нового усталеного стану система підходить з певною швидкістю: чим більш ця швидкість, тим більш величина . Крім того, при великих перерегулюваннях зростає прискорення вихідної координати, а це пов'язано з різким зростанням потужності виконавчих пристроїв і перевантажень, що зазнає об'єкт керування. Тобто для кожної конкретної системи необхідно обирати оптимальну величину перерегулювання . Досвід експлуатації САК свідчить, що така величина дорівнює 10-30%. У деяких випадках можливе збільшення  до 70 %, а іноді перерегулювання недопустиме зовсім (хімічні, термічні процеси, робототехнічні комплекси);

час досягнення першого максимуму t_max - час, за який перехідна характеристика вперше досягає максимального значення;

час першого узгодження t_п.у. - час, за який перехідна характеристика вперше перетинає рівень усталеного значення h_уст;

частота коливань  =2/Т₀ - де Т₀ - період коливань для коливальних процесів;

число коливань N, яке має перехідна характеристика за час регулювання.

К ількість перелічених показників якості може бути збільшена, або зменшена відповідно до особливостей системи. Наприклад, для монотонних процесів і процесів без перерегулювання (криві 3 і 4, рис. 9.2) основним показником якості є час регулювання.

Для вирішення практичних задач не обов’язково точно додержувати будь-яку певну форму перехідного процесу. Достатньо, аби він знаходився всередині зони значень, що допускаються, тобто щоб тільки найбільш суттєві прямі показники якості процесу були заданими чи мали близькі до заданих значення. Ці вимоги зазвичай зводяться до того, щоб відхилення вихідної координати y(t) не виходило за межі деякої зони, яку називають зоною відхилень, що допускаються (рис. 9.4).