Статична и астатична регулация

Астатична регулация наречено такова регулиране, при което в стационарно състояние при различни стойности на постоянно натоварване се поддържа постоянна стойност: контролирана стойност, равна на зададената стойност.

Астатизъм — свойство на измерването системи или автоматични системи регулиране за свеждане до нула грешки при стационарно регулиране или проследяване, възникнало под влияние контрол или смущаващи влияния върху тази система.

Законът за възпроизводството — алгоритъмът на функциониране (по -нататък ще го наречем контролна характеристика), без да се взема предвид нечувствителността на контролера, се изразява с уравнението у а = йо = const.

При наличието на безчувственост и то почти винаги съществува y = yО +Δyох къде Δyo е стойността на нечувствителността на контролера.

Помислете за принципа на работа на астатичните и статичните регулатори, като използвате примера на работа резервоар за вода, монтиран на кулата за снабдяване на потребителите с вода.

На фиг. 1, а показва диаграма на контрола на астатичното ниво в близост до водата в резервоара. Поплавъкът 1 чрез лоста е свързан с плъзгача на реостата 2, с помощта на който DC моторът 3, винаги когато плъзгачът се движи нагоре или надолу от средното положение, започва да се върти в една или друга посока и премества клапан 4 (регулиращо тяло), докато даденото ниво на вода в резервоара няма да бъде възстановено, т.е.докато напрежението, подадено към анкерната верига на двигателя, стане равно на нула и настъпи равновесно състояние (равновесно състояние).

Този режим съответства на определено предварително определено ниво йо вода в резервоара, което за всички равновесни състояния остава строго постоянно до нечувствителността на контролера. Нечувствителността на регулатора в този случай се определя от наличието на люфт в съединенията и стартовото напрежение на двигателя, което е различно от нулата.

Ориз. 1. Схема (а) и контролна характеристика (б) на астатичната регулация

Ако обозначим водния поток през q, след това графичното представяне на управляващата характеристика като функция от дебита q ще съответства на зависимостта, показана на фиг. 1, б.

Фиг. 1, но може да се види, че регулиращото тяло (вентил 4) и чувствителният елемент (поплавък 1) нямат директна връзка, а са свързани помежду си чрез DC двигател и реостат, следователно тази система е система за непряко управление… Тук всеки път, когато регулиращият елемент се пренареди в такова положение, при което контролираната променлива (нивото на водата в резервоара) се връща при всяко натоварване (воден поток q) до определена стойност. Устройства, които извършват астатична регулация, се наричат астатични регулатори.

Наред с астатичния се използва широко в практиката статично регулиране.

Регулирането се нарича статично управление, ако стойностите на контролираната променлива, които са установени след края на преходния процес при различни стойности на постоянно натоварване, също ще приемат различни постоянни стойности в зависимост от натоварването.

На фиг. 2, а показва диаграма на статичното регулиране на нивото на водата в резервоара за глава. Поплавък 1 действа директно върху регулиращото тяло — вентил 2, следователно регулаторът в този случай ще бъде регулатор с директно действие.

С увеличаване на дебита q на водата нивото му в резервоара ще започне да намалява, поплавъкът ще се спусне и премества клапана, увеличавайки напречното сечение на захранващата тръба и съответно количеството на водата, влизаща през тръбата за единица време. В този случай нивото на водата ще започне да се покачва, повдигайки поплавъка и в същото време клапана.

Равновесието ще настъпи, когато притокът на вода е равен на консумацията му. Колкото по -голямо е натоварването, т.е. дебитът q, толкова повече вентилът ще бъде отворен и следователно по -ниският поплавък ще бъде в равновесие. Следователно, в тази схема, с увеличаване на натоварването, стойността на нивото на водата (контролирана стойност y) ще намалее.

Ориз. 2… Схема (а) и характеристика на управление (б) на статичното регулиране

Устройства, които извършват статично регулиране, се наричат статични регулатори… Управляващата характеристика на статичния регулатор се изразява с уравнението y = yО +Δy.

Статичните контролери не поддържат строго постоянна стойност на контролираната променлива, но с грешка, наречена статична грешка.

Статичната грешка се разбира като най -голямото отклонение на контролираната стойност, когато товарът се променя от нула до номинал, т.е. Δу = умове — yмв

В теорията на управлението, за да се характеризира степента на зависимост на отклонението на контролираната стойност от товара, често се използва концепцията за относителна статична грешка, или етатизъм на регулацията.

Ако характеристиката на управление е ясна (фиг. 2, б), статизмът ще бъде постоянен за всички стойности на натоварване. Стойността на статизма (б) на всеки статичен регулатор може да бъде определена, както следва:

δ = (умове — yмв) / уСряда,

където умове — максималната стойност на управляемата променлива, съответстваща на натоварването q = 0, yмв — минималната стойност на управляемата променлива, съответстваща на натоварването qnom, yСр =(умове — yмв) /2 — стойността на контролираната променлива, взета като базова.

Една от стойностите на контролираната променлива уmax, ymin, y може да се вземе като базова стойност.Ср и т.н.

Статичните контролери, въпреки факта, че са присъщи на статична грешка, се използват широко, тъй като са прости по дизайн и осигуряват стабилна работа в преходни режими. Астатичните регулатори са склонни към колебания и в повечето случаи нямат необходимата стабилност без помощни средства.