Оценка качества САУ по кривой переходного процесса.
Оценка качества САУ по кривой переходного процесса – это прямой показатель качества, возникающий при внешнем воздействии.
Различают колебательный (1), апериодический (2) и монотонный (3) типовые переходные процессы (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Типовые переходные процессы
а – по заданию; б – по возмущению
Каждый из трех типовых переходных процессов имеет свои преимущества и недостатки, и предпочтение той или иной форме процесса отдают с учетом особенностей объекта управления. Так, например, в электромеханических системах, коими являются электрические системы, нежелательны резкие знакопеременные усилия, и поэтому при выборе настроек САУ такими объектами стремятся к достижению апериодических и монотонных процессов.
Основные прямые показатели качества управления САУ применительно к типовой одноконтурной системе регулирования:
Перерегулирование s - величина, равная отношению первого максимального отклонения xм управляемой величины x(t) от ее установившегося значения x( ¥ ) к этому установившемуся значению:
(6.11)
Качество управления считается удовлетворительным, если перерегулирование не превышает 30…40%.
Степень затухания
(6.12)
Интенсивность затухания колебаний в системе считается удовлетворительной, если y = 0,75…0,95.
Длительность переходного процесса (время регулирования) tп – интервал времени от момента приложения ступенчатого воздействия до момента, после которого отклонения управляемой величины x(t) от ее нового установившегося значения x( ¥ ) становятся меньше некоторого заданного числа d п , т. е. до момента, после которого выполняется условие ê x(t) - x( ¥ ) ê £ d п .
|
|
|
В промышленной автоматике величину d п обычно принимают равной 5% от установившегося значения x ( ¥ ) [d п = 0,05 x( ¥ ) ].
Колебательность N – число переходов управляемой величины x(t) через ее установившееся значение x( ¥ ) за время переходного процесса tп.
Оценка качества САУ на установившихся режимах. Коэффициенты ошибок. Статические и астатические системы.
Установившийся режим наступает после окончания переходного процесса. В этом режиме управляемая величина и сигнал ошибки имеют только вынужденную составляющую, т. е. изменяются только под действием внешних воздействий.
В зависимости от свойств САУ, от точки приложения и вида внешнего воздействия:
· ошибка равна нулю;
· ошибка равна постоянной величине;
· ошибка неограниченно возрастает.
В свою очередь, свойства САУ характеризуются:
· передаточным коэффициентом k разомкнутой САУ;
· порядком астатизма системы n - числом идеальных интегрирующих звеньев в разомкнутой САУ ( n = 0 – статическая система; n ³ 1 – астатическая система).
|
|
|
Так как на практике находят применение И, ПИ, ПИД регуляторы, то порядок астатизма n = 1, но может быть и n = 2.
На рис. 6.3 приведены переходные процессы в САУ с различными степенями статизма n при различных законах изменения задающего воздействия ( e з – составляющая ошибки, обусловленная изменением задающего воздействия x з).
В установившемся динамическом режиме, как и в статическом, действует правило: точность воспроизведения системой управления задающего воздействия и точность подавления ею внешних возмущений тем лучше, чем больше передаточный коэффициент регулятора.
Статические и астатические системы
Рассмотрим подробнее работу АСР скорости двигателя (рис. 10). Пусть задающее напряжение Uо постоянно, а величина момента сопротивления нагрузки на валу двигателя Мс изменилась скачком. Изменится ли в конечном счете регулируемая величина- скорость вращения двигателя W.
Допустим, что момент сопротивления увеличился. Если напряжение на якоре двигателя Uя останется неизменным, то скорость вращения W неизбежно упадет в соответствии с нагрузочной характеристикой двигателя. Для того чтобы компенсировать увеличение момента сопротивления и поддержать прежнюю скорость, необходимо увеличивать напряжение Uя. Такое увеличение действительно происходит в системе вследствие увеличения сигнала ошибки U и напряжения возбуждения генератора Uвг.
|
|
|
Но компенсация увеличения момента сопротивления не будет полной и скорость вращения двигателя все же уменьшится, хотя и много меньше, чем без регулятора. Действительно, напряжение на якоре двигателя Uя может увеличиться только за счет увеличения напряжения ошибки U, равного разности напряжения задания Uо и напряжения тахогенератора Uт, т. е. в конечном итоге только за счет уменьшения скорости вращения двигателя W. Очевидно, что уменьшение скорости при увеличении нагрузки на валу будет тем меньше, чем выше коэффициент усиления напряжения ошибки усилителем У и генератором Г.
Таким образом, в этой системе скорость вращения двигателя принципиально не может быть при любой нагрузке в точности равной заданному значению.
Система, в которой регулируемая величина в установившемся режиме зависит от величины нагрузки (или возмущения), называется статической, а отклонение регулируемой величины от заданного значения - статической ошибкой.
Для того чтобы автоматическая система имела в установившемся режиме ошибку, равную нулю, необходимо устранить пропорциональность между регулируемой величиной и ее отклонением от заданного значения. Этого можно достичь, если включить в систему устройство, способное при нулевом входном сигнале поддерживать выходную величину на любом уровне. Таким свойством обладает любое устройство, представляющее собой интегратор, т. е. устройство, у которого скорость изменения выходной величины dY(t)/dt пропорционально входной величине X(t): 
|
|
|
В качестве интегратора можно использовать, например, маломощный вспомогательный двигатель ВД (рис. 12). Такой двигатель, соединенный через редуктор Р с движком реостата в цепи возбуждения генератора, позволяет устранить статическую ошибку в АСР скорости двигателя. Вспомогательный двигатель ВД будет вращаться и увеличивать ток возбуждения генератора до тех пор, пока не будет полностью скомпенсировано увеличение момента сопротивления на валу основного двигателя и не восстановится заданное значение его скорости.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 171; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!