Статична і Астатичне регулювання
Астатизм - властивість вимірювальної системи або системи автоматичного регулювання зводити до нуля встановилися помилки регулювання або стеження, що виникають під впливом керуючих або впливів, що обурюють на дану систему.
Закон відтворення - алгоритм функціонування (надалі ми будемо його називати регулювальної характеристикою) без урахування нечутливості регулятора виражається рівнянням ya = yo = const.
При наявності нечутливості, а вона практично завжди існує y = y про + # 916; y о, де # 916; y про - величина нечутливості регулятора.
Розглянемо принцип дії астатического і статичного регуляторів на прикладі роботи водонапірної бака, встановленого на вежі, для постачання споживачів водою.
На рис. 1, а показана схема астатического регулювання рівня у води в баку. Поплавок 1 через важіль пов'язаний з повзунком реостата 2, за допомогою якого двигун постійного струму 3 щоразу, як повзунок зміститься вгору або вниз від середнього положення, починає обертатися в ту або іншу сторону і переміщує засувку 4 (регулюючий орган) до тих пір, поки не відновиться заданий рівень уо води в баку, т. е. поки напруга, підведене до якірного ланцюга двигуна, не стане рівним нулю і не настане сталий режим (рівноважний стан).
Цьому режиму відповідає певний заданий рівень уо води в баку, який для всіх рівноважних станів залишається строго постійною величиною з точністю до нечутливості регулятора. Нечутливість регулятора в даному випадку визначається наявністю люфтів в шарнірах і напругою зрушення двигуна, яке відмінно від нуля.
Мал. 1. Схема (а) і регулювальна характеристика (б) астатического регулювання
Якщо позначити витрата води через q. то графічне зображення регулювальної характеристики в функції витрати q буде відповідати залежності, показаної на рис. 1. б.
З рис. 1. а видно, що регулюючий орган (засувка 4) і чутливий елемент (поплавок 1) не мають прямого зв'язку, а з'єднані між собою через двигун постійного струму і реостат, тому дана система є системою непрямого регулювання. Тут регулюючий орган переставляється кожен раз в таке становище, при якому регульована величина (рівень у води в баку) повертається при всякій навантаженні (витрата води q) до заданого значення уо. Пристрої, які здійснюють Астатичне регулювання, називають астатичними регуляторами.
Широке застосування в практиці поряд з астатическим знаходить статичну регулювання.
Регулювання називається статичним, якщо встановилися після закінчення перехідного процесу значення регульованої величини при різних постійних значеннях навантаження будуть приймати також різні постійні значення, що залежать від навантаження.
На рис. 2, а показана схема статичного регулювання рівня води в напірному баку. Поплавок 1 діє на регулюючий орган - засувку 2 безпосередньо, тому регулятор в даному випадку буде регулятором прямої дії.
При збільшенні витрати q води рівень у її в баку почне знижуватися, поплавок буде опускатися і переставляти засувку, збільшуючи поперечний переріз живильної труби, а отже, і кількість води, що надходить по трубі в одиницю часу. При цьому рівень води почне підвищуватися, піднімаючи поплавок і одночасно засувку.
Рівновага наступить тоді, коли приплив води буде дорівнює її витраті. Чим більше навантаження, т. Е. Витрата q, тим більше буде відкрита засувка і, отже, тим нижче буде знаходитися поплавок в стані рівноваги. Тому в даній схемі зі зростанням навантаження значення рівня води (регульованої величини y) будуть зменшуватися.
Мал. 2. Схема (а) і регулювальна характеристика (б) статичного регулювання
Пристрої, які здійснюють статичне регулювання, називаються статичними регуляторами. Регулювальна характеристика статичного регулятора виражається рівнянням y = y про + # 916; y.
Статичні регулятори підтримують не, строго постійне значення регульованої величини, а з помилкою, яка називається статичною помилкою.
Під статичною помилкою розуміють найбільше відхилення регульованої величини при зміні навантаження від нуля до номінальної, т. Е. # 916; у = умах - y м in
В теорії регулювання для характеристики ступеня залежності відхилення регульованої величини від навантаження частіше користуються поняттям відносної статичної помилки, або статизму регулювання.
Якщо характеристика регулювання прямолінійна (рис. 2. б), статизм буде постійною величиною для всіх значень навантаження. Величину статизму (б) будь-якого статичного регулятора можна визначити наступним чином:
# 948; = (Умах - y м in) / y ср,
де умах - максимальне значення регульованої величини, відповідне навантаженні q = 0, y м in - мінімальне значення регульованої величини, відповідне навантаженні Qном, y ср = (умах - y м in) / 2 - значення регульованої величини, прийняте за базове.
За базове значення може бути прийнято одне із значень регульованої величини уmах, ymin, y ср і ін.
Статичні регулятори, незважаючи на те, що їм властива статична помилка, знаходять широке застосування, так як прості по пристрою і забезпечують стійку роботу в перехідних режимах. Астатические регулятори схильні до коливань і в більшості випадків не мають необхідної стійкістю без допоміжних пристроїв.