68340

Статическое и астатическое регулирование

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рассмотрим простейшую схему автоматического прямого регулирования уровня воды в резервуаре посредством поплавкового регулятора рис. Для характеристики степени зависимости отклонения регулируемой величины от нагрузки пользуются понятием неравномерности или статизма регулирования.

Русский

2014-09-21

298.5 KB

20 чел.

Российская Федерация

Ханты-Мансийский автономный округ – ЮГРА

Департамент образования и науки

Сургутский государственный университет ХМАО

                                

                           Инженерно-физический факультет

                                                    Кафедра автоматики и компьютерных систем

Доклад

по дисциплине «Теория автоматического управления»

на тему «Статическое и астатическое регулирование»

  Выполнила:                                                          студентка группы 244                    

                                                               Росс Алина Александрова                                                                                               

             

   Принял:                                                                 доцент кафедры АиКС  

                                                                                  Тараканов Дмитрий Викторович

Сургут

2006

Статическое и астатическое регулирование.

В САР  прямого регулирования воздействие измерительного элемента на регулирующий элемент осуществляется без привлечения добавочного источника энергии (рис 1, 5).

Рассмотрим простейшую схему автоматического прямого регулирования уровня воды в резервуаре, посредством поплавкового регулятора (рис. 1).

Рис.1

Поплавок в этой схеме жестко связан с регулирующим органом – задвижкой, которая изменяет количество воды, поступающей в единицу времени по питающей трубе Т1. Нагрузкой объекта, резервуара, в данном случае является расход воды q по трубе Т2. При увеличении расхода уровень воды в резервуаре начинает понижаться, поплавок опускается и переставляет задвижку, увеличивая ее открытие. Количество воды, поступающее по трубе Т1 в единицу времени, увеличивается , и уровень  начинает повышаться. Равновесие наступит тогда, когда приход воды будет равен ее расходу. Чем больше нагрузка, т.е. расход, тем больше будет открыта задвижка и, следовательно, тем ниже будет находиться поплавок в состоянии равновесия. А это значит, что с возрастанием нагрузки в данной схеме значение уровня воды, т.е. регулируемой величины, будет уменьшаться.

Регулирование называется статическим, если установившееся после окончания переходного процесса значение регулируемой величины при различных постоянных значениях нагрузки будет принимать также различные постоянные значения, зависящие от нагрузки.

Регулятор, осуществляющий статическое регулирование, называется статическим регулятором.

В простейшем случае, когда установившееся перемещение регулируемого  органа под воздействием регулятора пропорционально отклонению  регулируемой величины от ее заданного значения, статический регулятор называется пропорциональным регулятором.

Для характеристики степени зависимости отклонения регулируемой величины от нагрузки пользуются понятием неравномерности, или статизма регулирования.

Пусть график зависимости установившихся значений регулируемой величины  от нагрузки Q, которую будем называть характеристикой регулирования, имеет вид (рис. 2)

Рис.2

Максимальное значение регулируемой величины  соответствует холостому ходу объекта, т.е. отсутствию нагрузки; минимальное значение  - номинальной нагрузке .

Для определения неравномерности (статизма) регулирования воспользуемся относительными  координатами:

                                

где абсолютные значения X и Q отнесены к базовым значением номинального режима  и  соответственно.

Неравномерностью (или статизмом) регулирования в данной точке называют относительную крутизну характеристики регулирования в этой точке:

Если характеристика регулирования прямолинейна, то статизм будет постоянной величиной для всех значений нагрузки. Его можно определить следующим образом:

Иногда за базовое значение регулируемой величины принимают не , а среднее значение:

тогда

Принципиального значения выбор базовой величины не имеет, так как  в хорошей системе регулирования мало отличаются друг от друга (на несколько процентов), следовательно, и  при различном выборе базовых величин также получатся примерно одинаковыми, но все же во избежание недоразумений всегда следует оговаривать, какие величины мы приняли за базовые.

На рис. 2 прерывистыми линиями, параллельными основной характеристике, показаны характеристики, соответствующие различным установкам регулятора.

Статический регулятор поддерживает не строго постоянное значение регулируемой величины, а с ошибкой, которая называется статической ошибкой системы. Статизм регулирования – это относительная статическая ошибка при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. В некоторых системах статическая ошибка нежелательна. Тогда переходят к регулированию, в котором она равна нулю, т.е. к астатическому регулированию.

Астатическим регулированием называют такое регулирование, при котором в установившемся режиме при постоянной нагрузке поддерживается постоянное значение регулируемой величины, равное заданному значению, независимо от величины нагрузки. Характеристика астатического регулирования представляет собой прямую линию, параллельную оси нагрузки (рис. 3).

Рис.3

Установившаяся ошибка при астатическом регулировании теоретически равна нулю; практически вследствие неточности регулятора она возможна, но не будет зависеть от нагрузки. В результате ошибки регулируемая величина может принять любое значение внутри некоторой зоны (заштрихованной на рис. 3).

Для получения астатического регулирования нужно устранить в регуляторе жесткую зависимость между положением регулирующего органа и значением регулируемой величины с тем, чтобы заданное значение регулируемой величины можно было поддерживать при любой нагрузке, т.е. при любом положении регулирующего органа. С этой целью в цепь регулирования вводят так называемое астатическое звено. Примером астатического звена является электрический двигатель с идеальной чувствительностью. Когда  напряжение на зажимах двигателя равно нулю, он не подвижен, т.е. находится в состоянии равновесия; при этом его вал может быть повернут на любой угол. При появлении напряжения двигатель начинает вращаться. Вращение прекратиться лишь тогда, когда подведенное к двигателю напряжение станет равным нулю.

На рис. 4 показана схема астатического регулирования.

Рис.4

Поплавок в этой схеме перемещает ползунок реостата, при помощи которого двигатель всякий раз, как ползунок сместится вверх или вниз от среднего положения, начинает вращаться и перемещает регулирующий орган до тех пор, пока не восстановится заданный уровень.

Так как напряжение трогания двигателя отличается от нуля, возникает погрешность, лежащая внутри зоны нечувствительности, заштрихованной на рис. 3.

Заметим, что звенья. Выполняющие операции интегрирования, являются астатическими. В самом деле, если выходная координата звена описывается уравнением      или     , то при   х=0  будет положение равновесия, т.е.  y=const, причем  y может иметь любое значение. При  x 0 равновесие системы нарушается. Таким образом, интегрирующее звено может быть использовано для получения астатического регулирования.

Так как в схеме рис. 4 энергия для перестановки регулирующего органа поступает от постороннего источника через усилитель (реостат-двигатель), данная система является системой непрямого регулирования.

В САР непрямого действия измерительный элемент воздействует на регулирующий элемент не непосредственно, а через специальные усиливающие элементы, питаемые добавочным источником энергии. Эти элементы вводятся для усиления сигналов, подаваемых измерительным элементом к регулирующему элементу, за счет постороннего источника энергии (рис 4, 6).

Пример системы прямого регулирования:

Рис. 5

САР частоты вращения вала теплового двигателя прямого действия. 1-двигатель (регулируемый объект); 2-центробежный механизм (измерительный элемент); 3-заслонка (регулирующий элемент)

Преимуществом системы является простота конструкции, надежность в работе, не требование дополнительных источников энергии.

Недостатком системы является низкая чувствительность, малая точность регулирования, небольшой коэффициент усиления и ограниченная мощность на выходе.

Пример системы непрямого регулирования:

Рис. 6

 САР частоты вращения вала теплового двигателя непрямого действия. 1-двигатель (регулируемый объект); 2-центробежный механизм (измерительный элемент); 3-золотник (преобразующий элемент); 4-гидравлический двигатель (исполнительный элемент); 5-заслонка (регулирующий элемент)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1923. Лингвокультурная специфика словообразовательной категории локативности 1.19 MB
  Общая характеристика локативов как предмета исследования и терминологии работы. Лексико-семантическое поле в соотношении со словообразовательной категорией локативности. Категория локативности в русской деривационной системе.
1924. Проблема свободы в поэтическом творчестве В.С. Высоцкого 1.19 MB
  Теоретические аспекты проблемы свободы воли. Философская традиция проблемы свободы в 1950-1970 годах. Концепция свободы в песнях тюремно-лагерной тематики В.С. Высоцкого. Символика самолета, птицы и полета в разработке проблемы свободы.
1925. Направленный синтез каротиноидов у дрожжей и перспектива их использования, 1.5 MB
  Каротиноидные пигменты - биологические функции и перспектива использования. Биостимуляторы, индукторы и координационные соединения металлов. Скрининг дрожжей, обладающих повышенной способностью к биосинтезу каротоноидных пигментов.
1926. Ансамбли сигналов и их характеристики 240.57 KB
  Диаграммы сигналов во всех точках системы передачи дискретных сообщений. Структурная схема систем передачи дискретных сообщений с применением частотной модуляции. Зависимости вероятности ошибочного приема от отношения сигнал-шум.
1927. Измерение GPS приемником в режиме статика и кинематика 240.54 KB
  Освоение методики работы на базовой и мобильной станциях в режимах статика и кинематика.
1928. Моніторинг радіаційної, хімічної та біологічної небезпек 251.62 KB
  Ознайомлення з приладами радіаційної, хімічної та біологічної небезпек. Зокрема з ВПХР, ДП-22В (ДП-24), ДП-5В. Дізнався їх будову, принцип дії, склад та порядок підготовки до використання.
1929. Вычисления в таблицах MS Excel 92.38 KB
  Изучить возможности применения формул для выполнения расчетов при представлении данных в табличном виде; приобрести опыт работы с мастером функций MS Excel.
1930. Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли 233.1 KB
  Ознакомление с определением индукции магнитного поля Земли методом тангенс-гальванометра. Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли.
1931. У природи нема поганої погоди 22.27 KB
  Виявити та узагальнити ознаки весни, літа, осені, зими в природі. Розширити та збагатити знання про пори року. Розвити естетичний смак. Формувати уміння розкрити красу кожної пори року. Виховувати любов до рідної природи, бажання оберігати її.