Назад: 3.6 Датчики энергетических параметров сварочной цепи

Глава 4 СТАТИКА САР

4.1 Статическое регулирование

Свойства системы регулирования зависят от характеристик ее отдельных элементов и внешних возмущающих воздействия (нагрузки). Статика систем регулирования занимается изучением зависимостей между параметрами системы, находящимися в равновесном состоянии. Это состояние характеризуется следующими условиями:

а) отклонение регулируемой величины от заданного значения равно нулю или некоторому постоянному значению;

б) между притоком и расходом регулируемой величины устанавливается баланс;

в) регулирующий орган и серводвигатель регулятора неподвижны.

Одной из существенных характеристик САУ является зависимость между значением регулируемого параметра и величиной внешнего возмущения нагрузки на объект регулирования. По виду таких характеристик различают статическое и астатическое регулирование.

Рассмотрим принцип статического регулирования на примере системы регулирования напряжения сварочного генератора (рис.4.1):

DU = U_у - U_н.

Рис. 4.1. Статическое регулирование напряжения генератора:

а – схема САУ; б – характеристика

Необходимое напряжение U_но на заданной нагрузке R_н подбирается положением ползуна на потенциометре уставки R_у. Это состояние характеризуется током нагрузки I_но и напряжением возбуждения U_во. (рис. 4.1,б).

Если нагрузка (ток) скачком возрастает до I_н¢¢, то в первый момент напряжение U_но падает до некоторой величины U_н1. При этом U_во увеличится до U_в1 (за счет возрастания DU), и напряжение на выходе генератора начнет повышаться, стремясь после окончания переходного процесса принять прежнее значение. Однако при большой нагрузке создание большего напряжения U_в1 возможно только при снижении U_н. Поэтому восстановление напряжения на нагрузке приостанавливается на значении U_н¢ < U_но в установившемся режиме. При большей нагрузке I_н¢¢> I_но, т.е. большую мощность на выходе она обеспечивает повышением напряжения возбуждения генератора до U_в¢¢_, но это достигается только при ошибке DU в регулируемой величине U_н. При уменьшении нагрузки (тока) меньше номинальной до I_н¢ напряжение на нагрузке возрастает до U_н¢¢_, а ошибка в установившемся состоянии становится положительной. Необходимо отметить, что после завершения переходного процесса в установившемся состоянии отклонение регулируемого параметра DU_н (в рассмотренной системе – напряжение на нагрузке) зависит от внешнего возмущения (тока нагрузки).

Поэтому система может находиться в установившемся состоянии при различных значениях регулируемого параметра. В связи с этим статические регуляторы данного типа часто называют П-регуляторами, т.е. пропорциональными регуляторами. Пригодными для практического применения можно считать только такие П-регуляторы, у которых DU_вых мало по сравнению с U_зад.

Статические системы характеризуются статической ошибкой или относительной статической ошибкой, которую называют неравномерностью регулирования, или статизмом:

S = (Х_max - X_min)/X₀ = DX/X₀,

где Х_max и X_min – пределы изменения регулируемого параметра, соответствующие изменению внешнего возмущающего воздействия (нагрузки), от минимального до максимального значения; X₀ = 0,5 (Х_max + X_min) – номинальное или среднее его значение. В установившемся состоянии для замкнутых систем статизм определяется через коэффициент усиления системы:

S = 1/(1 + k_ус) »1/k_ус,

где k_ус – коэффициент усиления разомкнутой системы.

Чем больше неравномерность регулирования, тем хуже система. Для уменьшения статической ошибки целесообразно увеличивать коэффициент усиления системы. Однако существует определенный предел для увеличения k_ус, связанный с нарушением устойчивости САУ. Статизм считается положительным, если установившееся значение регулируемой величины уменьшается с возрастанием возмущающего воздействия, и наоборот.

Таким образом, статической САУ с ОС называется такая система, в которой регулируемый параметр при различных, постоянных по величине внешних возмущающих воздействиях на управляемый объект принимает после окончания переходного процесса, т.е. в установившемся режиме, значения, зависящие от величины внешнего возмущающего воздействия.

Свойства статической системы управления:

· различным установившимся значениям внешних воздействий на регулируемый объект соответствуют различные установившиеся значения регулируемого параметра, т.е. регулирование имеет место при различных значениях регулируемого параметра, лежащих в заданных пределах;

· каждому значению регулируемого параметра соответствует единственное определенное положение регулирующего элемента.

Далее: 4.2 Астатическое регулирование