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

16 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

79180. Этический аспект развития техники и технознания. Нравственное измерение научной деятельности и технического проектирования, проблема свободы и ответственности 15.99 KB
  Этический аспект развития техники и технознания. Вместе с тем прогресс науки и техники дает людям не только блага а многие открытия несут угрозу существованию человечества и всей жизни на Земле. 2 уровня восприятия техники: Позитивный.
79181. Теологические концепции техники. Техника как часть религиозного опыта, соотношение технознания с феноменальным и ноуменальным 12.83 KB
  Теологические концепции техники. Концепция техники как встречи с Богом Фридриха Дессауэра 1881-1963. Работы Техническая культура 1908 Философия техники. Проблема реализации 1927 Душа в сфере техники 1945 и Споры вокруг техники 1956.
79182. Философские аспекты технических инноваций. Техническое изобретение и научное открытие в их соотношении 33 KB
  Очень часто говоря о новациях имеют в виду обнаружение новых явлений как сенсационных так и достаточно рядовых. К числу новаций следует причислить также введение новых понятий и новых терминов. Можно говорить например об изменении исследовательских программ включая сюда создание новых методов и средств исследования и об изменении программ коллекторских т. о постановке новых вопросов об открытии или выделении новых явлений о появлении новых способов систематизации знания.
79183. Экологический дискурс технознания 29.5 KB
  Проблемы негативных социальных и других последствий техники проблемы этического самоопределения инженера возникли с самого момента появления инженерной профессии. Сегодня человечество находится в принципиально новой ситуации когда невнимание к проблемам последствий внедрения новой техники и технологии может привести к необратимым негативным результатам для всей цивилизации и земной биосферы. Кроме того мы находимся на той стадии научнотехнического развития когда такие последствия возможно и необходимо хотя бы частично предусмотреть и...
79184. Техника и технознание в рамках синергетической парадигмы. Техника как самоорганизующаяся система 22.5 KB
  Шеррингтон называл синергетическим или интегративным согласованное воздействие нервной системы спинного мозга при управлении мышечными движениями. Забуский в 1967 году пришёл к выводу о необходимости единого синергетического подхода понимая под этим совместное использование обычного анализа и численной машинной математики для получения решений разумно поставленных вопросов математического и физического содержания системы уравнений[3]. Синергетический подход в естествознании Основные принципы Природа иерархически структурирована в...
79185. Техника и технознание в футурологических теориях. Особенности развития техники в постиндустриальном обществе 15.58 KB
  Концепция информационного общества является разновидностью теории постиндустриального общества. Капитал и труд как основа индустриального общества уступают место информации и знанию в информационном обществе. Теория технотронного общества по З.Бжезинскому социологическая концепция исходящая из того что новые технологии и электроника являются решающим фактором социально-экономических изменений и социального прогресса конвергенции различных систем и предопределяют вступление общества в технотронную эру.
79186. Философский дискурс техники и технознания, его сущность, предмет и специфика в общей системе философского знания. Философия науки и философия техники в их соотношении 38 KB
  Здесь переплетается несколько критических путей развития естествознания и технознания: – развитие теории подобия освоение новых форм подобия физических процессов в том числе на основе принципов симметрии спиральноколиброванных фиббоначиевыми рядами процессов развития в природе освоение технологий гибридного моделирования в том числе на основе теории гибридных интеллектуальных систем В. Венда; – развитие термодинамического и вышедшего из него синергетического моделирования; – развитие теории планирования эксперимента на базе...
79187. Техника как объект философской рефлексии: типология основных концепций. Смысл и сущность технической деятельности. Проблема технико-технологической демаркации 41 KB
  Сам Поппер характеризует свои интересы в этой области следующим образом: В то время меня интересовал не вопрос о том когда теория истиннаldquo; и не вопрос когда теория приемлема Я поставил перед собой другую проблему. Отсюда следовало что любая теория претендующая на то чтобы быть научной должна быть выводима из опыта. Любая развитая теория формулируется не для реальных а для идеальных объектов. Теория строится на базе предпосылок прямо противоречащих опыту.
79188. Проблематика генезиса техники и научного статуса технознания. Историко-философские проблемы развития науки и техники, типология основных подходов 46.5 KB
  Историкофилософские проблемы развития науки и техники типология основных подходов. В современной литературе по философии техники можно выделить следующие основные подходы к решению проблемы изменения соотношения науки и техники: 1 техника рассматривается как прикладная наука; 2 процессы развития науки и техники рассматриваются как автономные но скоординированные процессы; 3 наука развивалась ориентируясь на развитие технических аппаратов и инструментов; 4 техника науки во все времена обгоняла технику повседневной жизни;...