Основы автоматического регулирования
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
2.7 Типовые процессы регулирования
При настройке регуляторов можно получить достаточно большое число переходных процессов, удовлетворяющих заданным требованиям. Таким образом, появляется некоторая неопределенность в выборе конкретных значений параметров настройки регулятора. С целью ликвидации этой неопределенности и облегчения расчета настроек вводится понятие оптимальных типовых процессов регулирования.
Выделяют три типовых процесса регулирования:
- Апериодический процесс с минимальным временем регулирования.
- Процесс с 20%-ным перерегулированием.
- Процесс, обеспечивающий минимум интегрального критерия качества.
2.7.1 Апериодический переходной процесс с минимальным временем регулирования (см. рис. 2.7).
Этот типовой процесс (см. рис. 2.7) предполагает, что отрабатывается возмущение Z (система автоматической стабилизации).
В данном случае настройки регулятора подбираются так, чтобы время регулирования tp было минимальным.
Данный вид типового процесса широко используется для настройки систем, не допускающих колебаний в замкнутой системе регулирования.
Рисунок 2.7 - График апериодического переходного процесса, где Ер - ошибка регулирования, t - время.
2.7.2 Переходной процесс с 20%-ным перерегулированием и минимальным
временем первого полупериода (см. рис. 2.8).
Такой процесс наиболее широко применяется для настройки большинства промышленных САР, т.к. он соединяет в себе достаточно высокое быстродействие t1= min при ограниченной колебательности у = 20%.
Рисунок 2.8 - График переходного процесса с 20%-ным перерегулированием где Ер - ошибка регулирования, t - время.
Интегральный критерий качества выражается формулой: Рисунок.2.9 - График переходного процесса по минимуму интегрального критерия качества К достоинствам этого процесса можно отнести высокое быстродействие (1-й полуволны) при довольно значительной колебательности. Кроме этого, оптимизация этого критерия по параметрам настройки регулятора может быть выполнена аналитически, численно (на ЭВМ) или путем моделирования (на АВМ). Процесс, обеспечивающий минимум интегрального критерия качества, широко применяется при настройке систем регулирования величины pH - характеризующий кислотность раствора. Для каждого из трех видов оптимальных процессов разработаны соответствующие формулы и номограммы для настройки регуляторов на данный процесс.2.7.3 Переходной процесс, обеспечивающий минимум интегрального
критерия качества (см. рис.2.9).
(2.18)
где Ер - ошибка регулирования, t - время.