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

21 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

28206. Сфера вторичных образов: эмпирические характеристики образа представления 58 KB
  Сфера вторичных образов: эмпирические характеристики образа представления. оно отражает то что когдато отражалось и следы этого образа остались в сознании человека. В отличие от перцептивного образа существенной особенностью которого является выделение фигуры из фона не допускающее однако их взаимного отделения в представлении фигура может не соотноситься с определенной координатой пространственного фона а фон может быть отделен от фигуры пустое пространство . Оно выражается в схематизации образа.
28207. Константность восприятия и ее приспособительное значение 32.5 KB
  Константность восприятия и ее приспособительное значение. Константность это свойство перцептивного образа оставаться относительно неизменным при изменении условий восприятия. Константность относительное постоянство адекватного отражения свойств и качеств объектов в изменяющихся условиях среды; константность всегда предметна. Впервые константность восприятия была поставлена в центр экспериментального исследования в 1889 г.
28208. Целостность восприятия и законы Гештальта: влияние целого на элементы и факторы объединения отдельного в целое 42.5 KB
  Целостность восприятия и законы Гештальта: влияние целого на элементы и факторы объединения отдельного в целое. ЦЕЛОСТНОСТЬ ВОСПРИЯТИЯ свойство восприятия состоящее в том что всякий объект воспринимается как целое даже если некоторые части этого целого в данный момент не могут быть наблюдаемы например тыльная часть вещи. Каждая часть входящая в образ восприятия приобретает значение лишь при соотнесении ее с целым и определяется им. Сам образ восприятия также зависит от особенностей составляющих его частей.
28209. Культурно-историческая психология (Л.С.Выготский, А.Н.Леонтьев) 50 KB
  Важнейшее отличие деятельности человека от поведения животных заключается в использовании человеком орудий труда для преобразования мира и сохранении этих орудий. Центральный момент возникновение символической деятельности овладение словесным знаком. Процесс формирования высшей психической функции отнюдь не мгновенен он растянут на десятилетие зарождаясь в речевом общении и завершаясь в полноценной символической деятельности. Общение со взрослым овладение способами интеллектуальной деятельности под его руководством как бы задают...
28210. Гуманистическая психология (А.Маслоу, К.Роджерс и др.) 46 KB
  По мнению Маслоу психоанализ обедняет представление о человеке сосредоточившись на больных людях и болезненных проявлениях личности. А где же собственно человеческое в человеке Именно это и призывал изучать Маслоу. Абрахам Маслоу 1908 1970 американский психолог один из основателей гуманистич. Согласно Маслоу эти особенности существуя в виде врожденных потенций актуализируются под влиянием социальных условий.
28211. Екологія. Основи екології 1.36 MB
  Вирішення екологічних проблем людства залишається основним завданням сучасного розвитку. Екологізація економіки передбачає формування нового екологічно орієнтованого мислення. Екологічна освіта стає базовим знанням
28212. Виды ощущений. Сенсорная организация человека (по Б.Г.Ананьеву) 39.5 KB
  Так тактильные вибрационные мышечные вестибулярные ощущения отражают определенные моменты и свойства механического движения различных тел в том числе и тела человека. Интерорецепция вкусовые болевые температурные ощущения специфически связаны с основными явлениями жизнедеятельности биологической формой движения материи. Биологические формы движения интероцептивные болевые вкусовые температурные ощущения В совместной деятельности различных анализаторов имеется объективный порядок постоянных взаимосвязей определяемых общностью...
28213. Психологичсское значение дистантных ощущений. Отражение пространства при парной работе дистантных анализаторов 42 KB
  1 базальные ощущения тактилънокинестетическое осязание 2 ведущие зрение слух от них идет максимальная информация 3 сквозные ощущения кинестетические движение. Дистанционные ощущения в процессе эволюции развились позже контактных: вибро и хеморецепция обоняние слух зрение как повышение адаптивных возможностей организма ОТРАЖЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА функция парных анализаторов напр. Бинокулярное зрение. При раздражении несоответствующих диспарантных точек бинокулярное зрение или диссоциируется раздваевается или...
28214. Операциональная природа мышления как процесса отражения связей и отношений. Виды мыслительных операций 45.5 KB
  Операциональная природа мышления как процесса отражения связей и отношений. Виды мышления =стадии развития: 1Нагляднодейственное элементарная форма практического мышления направленного на разрешение элементарных практических задач. Виды мышления: А. Типологические классификации мышления: При построении типологий виды мышления обычно различаются попарно как противостоящие друг другу по тем или иным конкретным характеристикам.