5.4. Системы регулирования объектов с запаздыванием и нестационарных объектов

Большинство автоматических систем характеризуется запаздыванием, определяемым свойствами объекта или наличием в СР периодически действующих регуляторов.

Рис. 5.3. Переходные процессы в системах регулирования:

а - с запаздыванием (1-кривая разгона; 2- переходный процесс); б – статически, характеристика; в - установившиеся колебания системы двухпозиционного регулирования

Многоемкостные объекты, кривая разгона 1 которых имеет S-образную форму, характеризуются переходным запаздыванием (рис. 5.3, а). Чем вредно запаздывание? Переходный процесс (временного интервала первых после выхода СР из равновесия) повторяет кривую разгона, и потому динамическая ошибка , тем больше, чем больше .

Классический способ улучшения качества регулирования — применение регуляторов, обеспечивающих компенсацию чистого запаздывания.

Существенное улучшение качества регулирования при особо неблагоприятных динамических характеристиках объекта ( ) обеспечивает пропорционально-дифференциальный регулятор.

Если возмущение, изменяющее динамику объекта, можно измерить, то лучший прием, обеспечивающий высокое качество регулирования, — параметрическая компенсация, т. е. автоматическое изменение параметров настройки регулятора. Соответствующая операция выполняется по команде вычислительного устройства, обрабатывающего информацию о состоянии объекта в соответствии с заранее разработанным алгоритмом.

5.5. Синтез систем позиционного регулирования

При синтезе автоматических СР с двухпозиционным регулятором следует учитывать, что даже в отсутствие возмущений такие системы находятся в режиме установившихся колебаний. Поэтому выбранные параметры регулятора — зона неоднозначности 2а и величина регулирующего воздействия В (рис. 5.3, о) —должны обеспечить минимальную амплитуду и максимальный период автоколебаний, а среднее значение регулируемой величины возможно более близкое к заданному значению (рис. 5.3, в).

Уменьшение зоны неоднозначности 2а снижает не только амплитуду , но и период автоколебаний . При этом если первое обстоятельство должно несомненно приветствоваться, поскольку улучшает эксплуатационные характеристики автоматизируемого процесса, то второе сокращает срок службы релейных элементов и электрических нагревателей.

При малых 2а амплитуда колебаний у пропорциональна В, а среднее значение регулируемой величины — действующим в системе возмущениям. Коэффициент пропорциональности определяется инерционностью объекта, характеризуемой отношением .

Существует большое число способов улучшения качества двухпозиционного регулирования.

Самые простые из них — это регулирование неполным притоком и (или) оттоком энергии. По сути своего влияния эти способы аналогичны уменьшению регулирующего воздействия, но их гораздо проще осуществить. Аналогичный эффект достигается и при включении ступенчатого импульсного прерывателя в выходные цепи регулятора (релейно-импульсное регулирование).