Statička i astatička regulacija

Astatička regulacija naziva se takva regulacija, u kojoj se konstantna vrijednost održava u stabilnom stanju pri različitim vrijednostima konstantnog opterećenja: kontrolirana vrijednost jednaka zadanoj vrijednosti.

Astatizam — svojstvo mjernih sustava ili sustava automatskog upravljanja da svede na nulu pogreške u stacionarnoj regulaciji ili praćenju, koje su nastale pod utjecajem upravljanja ili ometajućih utjecaja na ovaj sustav.

Zakon reprodukcije — algoritam rada (u daljnjem tekstu ćemo ga zvati upravljačka karakteristika), ne uzimajući u obzir neosjetljivost regulatora, izražava se jednadžbom y a = yo = const.

U prisutnosti neosjetljivosti i gotovo uvijek postoji y = yO +Δyoh gdje je Δyo vrijednost neosjetljivosti regulatora.

Razmotrite princip rada astatičkih i statičkih regulatora na primjeru rada spremnika za vodu instaliranog na tornju za opskrbu potrošača vodom.

Na sl. Slika 1a prikazuje dijagram astatičke kontrole razine u blizini vode u spremniku.Plovak 1 preko poluge povezan je s klizačem reostata 2, uz pomoć kojeg se istosmjerni motor 3, kad god se klizač pomakne gore ili dolje iz srednjeg položaja, počinje okretati u jednom ili drugom smjeru i pokreće ventil 4. (regulacijsko tijelo), sve dok se ne uspostavi zadana razina vode u spremniku, odnosno dok napon doveden na armaturni krug motora ne postane jednak nuli i ne nastupi stanje ravnoteže (ravnotežno stanje).

Ovaj režim odgovara određenoj unaprijed određenoj razini vode u spremniku, koja za sve ravnotežne uvjete ostaje strogo konstantna do neosjetljivosti regulatora. Neosjetljivost regulatora u ovom slučaju određena je prisutnošću zazora u zglobovima i početnim naponom motora, koji je različit od nule.

Riža. 1. Shema (a) i upravljačka karakteristika (b) astatičke regulacije

Ako označimo protok vode kroz q, tada će grafički prikaz regulacijske karakteristike u funkciji protoka q odgovarati ovisnosti prikazanoj na sl. 1, b.

sl. 1, ali se vidi da regulacijsko tijelo (ventil 4) i osjetljivi element (plovac 1) nemaju direktnu vezu, već su međusobno povezani preko istosmjernog motora i reostata, stoga je ovaj sustav neizravni sustav upravljanja… Ovdje svaki put, kada je regulacijski element preuređen u takav položaj da se kontrolirana varijabla (razina vode u spremniku) vraća pri svakom opterećenju (protok vode q) na određenu vrijednost. Uređaji koji vrše astatičku regulaciju nazivaju se astatičkim regulatorima.

Uz astatičku, u praksi se široko koristi statička regulacija.

Regulacija se naziva statička regulacija ako će vrijednosti regulirane varijable koje se uspostavljaju nakon završetka prijelaznog procesa pri različitim konstantnim vrijednostima opterećenja također poprimiti različite konstantne vrijednosti ovisno o opterećenju.

Na sl. 2, a prikazuje dijagram statičke regulacije razine vode u glavnom spremniku. Plovak 1 djeluje izravno na regulacijsko tijelo - ventil 2, stoga će regulator u ovom slučaju biti regulator izravnog djelovanja.

Kako se protok vode q povećava, njezina će se razina u spremniku početi smanjivati, plovak će se spustiti i pomaknuti ventil, povećavajući presjek dovodne cijevi i, sukladno tome, količinu vode koja ulazi kroz cijev po jedinici vrijeme. U tom će slučaju razina vode početi rasti, podižući plovak i istodobno ventil.

Ravnoteža će nastupiti kada je dotok vode jednak njenoj potrošnji. Što je veće opterećenje, tj. brzina protoka q, to ​​će ventil biti otvoreniji i stoga će plovak biti niže u ravnoteži. Stoga, u ovoj shemi, kako se opterećenje povećava, vrijednost razine vode (kontrolirana vrijednost y) će se smanjivati.

Riža. 2... Shema (a) i upravljačka karakteristika (b) statičke regulacije

Uređaji koji provode statičku regulaciju nazivaju se statički regulatori... Regulacijska karakteristika statičkog regulatora izražava se jednadžbom y = yO +Δy.

Statički regulatori ne održavaju strogo konstantnu vrijednost kontrolirane varijable, već s greškom koja se naziva statička greška.

Statička pogreška se podrazumijeva kao najveće odstupanje kontrolirane vrijednosti kada se opterećenje promijeni od nule do nominalnog, tj. Δy = umovi — ymv

U teoriji upravljanja, za karakterizaciju stupnja ovisnosti odstupanja kontrolirane vrijednosti o opterećenju, često se koristi koncept relativne statičke pogreške ili statizma regulacije.

Ako je upravljačka karakteristika jasna (slika 2, b), statika će biti konstantna za sve vrijednosti opterećenja. Statička vrijednost (b) svakog statičkog regulatora može se odrediti na sljedeći način:

δ = (umovi — ymv) / uSrijeda,

gdje je ums — najveća vrijednost kontrolirane varijable koja odgovara opterećenju q = 0, ymv — najmanja vrijednost kontrolirane varijable koja odgovara opterećenju qnom, yCp =(ums — ymv) /2 — vrijednost kontrolirane varijable uzeta kao baza.

Jedna od vrijednosti kontrolirane varijable umax, ymin, y može se uzeti kao osnovna vrijednost. Prosjek, itd.

Statički regulatori, unatoč činjenici da su svojstveni statičkoj pogrešci, naširoko se koriste jer su jednostavni u dizajnu i pružaju stabilan rad u prijelaznim načinima rada. Astatički regulatori skloni su fluktuacijama i u većini slučajeva nemaju potrebnu stabilnost bez pomagala.