Объекты автоматического регулирования

Объект автоматического регулирования наряду с автоматическим регулятором является важнейшей составной частью САР. При этом объект регулирования является, как правило, неизменяемой частью системы, так как его характеристики определяются технологическим процессом. Естественно, что свойства объекта регулирования имеют решающее значение при конструировании САР.

Свойства промышленных объектов, которые встречаются при решении задач автоматизации, могут быть самыми различными. Однако у всех промышленных объектов есть некоторые общие свойства. Во всех технологических процессах различные формы энергии или вещества, поступающие в процесс, регулируются с тем, чтобы поддержать регулируемую величину па заданном уровне. Во всех процессах имеются постоянные энергетический и материальный балансы, нарушение которых вызывает отклонение регулируемых параметров от заданных значений.

Нагрузкой объекта регулирования Q называют приход или расход рабочей среды — энергии либо вещества. Очевидно, что чем меньше изменяется нагрузка объекта, тем меньшим колебаниям подвергается регулируемый параметр.

Многие объекты обладают способностью аккумулировать рабочую среду, запасать се внутри объекта. Такую способность называют аккумулирующей способностью или емкостью объекта. Чем меньше емкость объекта, тем больше скорость изменения регулируемой величины при нарушении баланса между притоком и расходом рабочей среды и, следовательно, тем сложнее регулирование.

Обычно вместо емкости объекта используют термин «коэффициент емкости», который представляет собой отношение емкости к соответствующему значению регулируемой величины.

Объекты регулирования по числу емкостей подразделяют на одноемкостные и многоемкостные. Многоемкостные объекты характеризуются наличном нескольких емкостей, отделенных одна от другой сопротивлениями, препятствующими переходу рабочей среды из одной емкости в другую.

Количественно динамические свойства объектов регулирования могут отличаться одно от другого, но качественно можно выделить две группы объектов с одинаковыми динамическими свойствами: с самовыравниванием и без самовыравнивания.

Самовыравниванием называют свойство объекта, в результате которого возникшее несоответствие между притоком и расходом рабочей среды самостоятельно, без участия регулятора, стремится к нулю, а регулируемая величина — к новому установившемуся значению.

Количественно явление самовыравнивания характеризуется степенью самовыравнивання р, равной отношению величины возмущения к отклонению регулируемого параметра, выраженных в относительных единицах:

Объекты, в которых при возмущении регулируемый параметр изменяется неограниченно и устанавливается лишь постоянная скорость его изменении, называют нейтральным или астатическим (р=0). Нейтральные объекты могут быть представлены интегрирующими звеньями.

Объекты, в которых любое возмущение вызывает неограниченное отклонение параметра с возрастающей скоростью, называют неустойчивыми (р<0).

Коэффициентом усилении или передачи объекта Kоб называют величину, обратную степени самовыравнивания.

Величины р и Коб характеризуют статические свойства объекта и могут быть определены из его статических характеристик.

К величинам, характеризующим динамические свойства объектов регулирования, относятся: время разгона, постоянная времени и скорость разгона.

Временем разгона объекта Т называют продолжительность процесса самовыравнивания при единичном начальном возмущающем воздействии, в течение которого, начиная от нули, регулируемая величина достигает своего номинального значении.

Постоянная времени объекта Та — это условное время изменения выходной величины от начального до номинального значения, если бы это изменение происходило с постоянной и максимальной для данного переходного процесса скоростью.

Скорость разгона объекта или чувствительность объекта к возмущению является величиной, обратной постоянной времени объекта.

Запаздыванием называют отставание но времени начала изменения регулируемого параметра от момента возмущения. Величина запаздывания складывается из чистого (транспортного) и емкостного (переходного) запаздываний.