Состояние системы автоматического регулирования

Вопрос №3

В процессе работы технологического оборудования АСР может находится в двух состояниях:

1. В установившемся.

2. В неустановившемся.

Установившимся (равновесным) называется такое состояние АСР, когда все параметры объекта и автоматической системы в целом не изменяются во времени. Это значит, что при работе в номинальном режиме, регулированный параметр поддерживается в соответствии с заданным значении, а действующие в системе воздействия постоянны во времени.

Пример: Трубчатый охладитель охлаждает молоко при помощи рассола. Регулируемый параметр - температура молока на выходе; возмущающее воздействие- расход молока. АСР находится в установившемся состоянии, если G_м = const, при этом t_м =t_{заданной}. Графики, описывающие состояние системы, выглядят следующем образом (рис.16).

Рисунок 16 – График установившегося состояния системы

На графике I показано изменение возмущения во времени, а на графике II изменение регулируемого параметра во времени.

В результате изменения возмущающего воздействия (изменения расхода молока) установившееся состояние нарушиться, произойдет отклонение регулированного параметра от заданного.

Это приведет регулятор в действие, и он восстанавливает установившееся состояние.

Процесс перехода АСР из одного установившееся состояние в новое называют переходным процессом или процессом регулирования, а состояние АСР в этот период времени – неустановившимся. Характер переходного процесса зависит от свойств объекта регулирования и регулятора и может быть апериодическим, колебательным затухающим, гармоническим колебательным, колебательным расходящимся.

Графически переходные процессы можно изобразить следующим образом. Допустим, на объект управления воздействовало единичное скачкообразное положительное возмущающее воздействие, т.е. в конкретном примере с теплообменником резко увеличивается расход молока. В этом случае изменение регулированного параметра будет происходить следующем образом.

При апериодическом сходящемся процессе (рис.17, I) регулируемый параметр отклоняется до определенного максимального значения, в силу инерционности системы, а затем плавно возвращается к заданному значению (кривая 1) в астатических АСР, либо к новому значению со статической ошибкой ε₀ в статических АСР.

Такой переходной процесс в большинстве случаев нежелателен, т.к. часто максимальное отклонение регулируемого параметра (∆Y_max) превышает предельно допустимое значение (температура пастеризации молока 95-97 ⁰C, если ΔY_max > 3…5⁰C молоко вскипит и аппарат выйдет из строя.

При колебательном затухающем процессе (рис. 17, II), регулируемый параметр совершает несколько колебаний с уменьшающейся амплитудой и возвращается к заданному значению (астатические АСР) или к новому значению со статической ошибкой (статические АСР). Такой процесс наиболее желателен, т.к. истинное значение регулируемого параметра быстро и без больших отклонений достигает заданного значения.

Гармонический колебательный переходный процесс (рис. 17, III) характеризуется тем, что регулируемый параметр после оказанного воздействия, в процессе регулирования совершает колебания с постоянной амплитудой.

В этом случае АСР никогда не приходит в установившееся состояние, а регулируемый параметр к заданному значению. Данный процесс в большинстве случаев нежелателен, но допустим при незначительной амплитуде.

При колебательном расходящемся процессе (рис. 17, IV) амплитуда наиболее регулированного параметра со временем возрастает.

Рисунок 17 – Графики переходных процессов

Такой процесс в автоматических системах недопустим (неправильное сочетание динамических характеристик отдельных элементов АСР). Подобные переходные процессы протекают в АСР, не только при возникновении возмущающих воздействий, но и при уменьшении заданного значения регулированного параметра. В этом случае отношение регулируемого параметра стремится не к нулю, а к новому установившемуся значению.

Дата добавления: 2014-01-11