Основные свойства объектов регулирования

На процесс регулирования оказывают влияние как свойства регулятора, так и свойства объекта регулирования [14, 15]. Часто в самом объекте заложены свойства, положительно или отрицательно влияющие на характер процесса регулирования.

Основными свойствами объектов регулирования являются: 1) емкость объекта; 2) самовыравнивание; 3) время разгона и скорость разгона объекта; 4) запаздывание.

Емкостью объекта регулирования называется запас накопленной им энергии или вещества. Величина емкости зависит от размеров объекта. При большей емкости объекта регулирование протекает более устойчиво, так как регулируемая величина не может совершать чрезмерно быстрых изменений при нарушении баланса между притоком и расходом рабочей среды. Влияние емкости объекта на скорость изменения регулируемой величины определяется коэффициентом емкости — количеством энергии (или вещества), которое необходимо подвести к объекту, чтобы изменить значение регулируемой величины на единицу измерения.

Самовыравниванием называется свойство регулируемого объекта после нарушения равновесия между притоком и расходом вернуться к состоянию равновесия самостоятельно, без участия человека или регулятора.

Рис. 3.3. Расходный бак — объект регулирования.

Через вентиль 1 в бак 2 поступает вода с величиной притока Q₂; из бака вода вытекает через вентиль 3. Пусть расход воды Q₂ равен притоку: Q₂ = QiЕсли увеличить открытие вентиля 1, то приток воды увеличится, баланс нарушится, и уровень воды начнет повышаться, что вызовет увеличение расхода Q₂ до значения Qj (вследствие увеличения гидростатического напора). Таким образом, данный объект обладает самовыравниванием. Если же вместо вентиля 3 установить насос с постоянной производительностью Q₂, то объект не будет обладать самовыравниванием. Таким образом, объекты автоматического регулирования можно классифицировать на устойчивые, обладающие самовыравниванием (называемые также статическими), нейтральные, не обладающие самовыравниванием (астатические объекты) и неустойчивые, с отрицательным самовыравниванием, в которых отклонение регулируемой величины приводит к увеличению отклонения. Самовыравнивание способствует более быстрой стабилизации регулируемой величины, т. е. облегчает работу регулятора. Отрицательное самовыравнивание значительно снижает качество регулирования [15].

Время разгона является характеристикой емкости объекта. У объектов с самовыравниванием при скачкообразном изменении подачи или потребления регулируемая величина изменяется, приближаясь к некоторому предельному значению. Промежуток времени, который требуется для достижения этого предельного значения при сохраняющейся начальной скорости изменения, называется временем разгона.

Скоростью разгона объекта называется величина, обратная времени разгона.

В САР изменение регулируемой величины запаздывает относительно воздействия, оказываемого регулятором. Чем больше время запаздывания, тем труднее регулировать процесс. Большое запаздывание может сделать регулирование вообще невозможным. В промышленном производстве наибольшим запаздыванием обладают объекты, в которых регулируется температура, а наименьшим — объекты, в которых регулируется расход жидкости или газа [14, 15].