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

18 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

32110. Ряды динамики. Классификация 134.5 KB
  Ряд динамики хронологический ряд динамический ряд временной ряд – это последовательность упорядоченных во времени числовых показателей характеризующих уровень развития изучаемого явления. Всякий ряд динамики включает следовательно два обязательных элемента: вопервых время и вовторых конкретное значение показателя или уровень ряда. Интервальный ряд динамики – последовательность в которой уровень явления относится к результату накопленному или вновь произведенному за определенный интервал времени.
32111. LA VALEUR STYLISTIQUE DES PRONOMS 12.25 KB
  2)Dans la conversation on emploie le pronom tu pour sadresser а ses proches, aux membres de la famille, aux enfants on use, au contraire, du pronom vous pour aborder les personnes que lon ne connait pas assez bien ou avec qui on ne se permet pas de familiarité.
32112. LADJECTIF ET SES SYNONYMES GRAMMATICAUX 11.47 KB
  L'djectif fit l fonction de differents termes: epithetecompl determintif dhernt directement u nom ttribut determinnt predictif detchee. L vleur expressive de l'djectif dns toutes ces fonctions depend en grnde mesure de s plce dns l phrse. L'djectif designe ses trits prticuliers ses qulités et ses defuts.
32113. La syntaxe expressive 13.61 KB
  Y. Skrebnev considere comme neutre une proposition а deux termes, а lordre des mots direct et qui ne contient pas de transposition, cest а dire quil ny a pas dasymetrie forme/fonction (ils communiquent а la proposition des caracteristiques specifiques dordre fonctionnel, emotionnel, expressif)
32114. Les figures de construction 12.9 KB
  Les constructions parallиles, ce sont deux ou plusieurs phrases ou expressions ayant la meme structure syntaxique où setablissent les correspondances entre les idées: Quand un Anglais rencontre un Anglais, il lui dit
32115. Linversion 11.24 KB
  Le COD se place normalement apres le verbe. Mais il se place en tete de la proposition. EX : Aux multitudes asservies, martyrisйes, provisoirement vaincues, Barbusse indiquait le chemin de la libйration.
32116. La definition et les types de figures La figure consiste а detourner le sens par un emploi expressif qui secarte de lemploi canonique de l'unitee linguistique 11.74 KB
  es orateurs employaient les figures pour retenir lattention du public, pour attenuer leurs idees, pour frapper limagination par loriginalitee de lexpression et de points de vue. Mais le role stylistique des figures depasse de beaucoup le champ de la rhetorique
32117. les tropes (figure de sens) 12.8 KB
  Le même réfèrent peut être désigné directement, par le mot au sens propre et indirectement, par son indice secondaire.«Le sens imagé, cest la vision cumulée de deux images » (V.G. Gak).
32118. les comparaisons, leurs typoes et fonctions 12.88 KB
  L stylistique étudie les comprisons imgées qui peuvent être figées stbles ou occsionnelles. Les comprisons imgées rpprochent les rélités différentes pr leur nture elles se distinguent pr l'originlité de cette similitude. que tel comprble ressembler en de les verbes dire croire u Conditionnel etc.