Устойчивость системы автоматики

Необходимым условием работоспособности любой системы автоматики является ее устойчивость.

Устойчивой называется система автоматики, которая после прекращения действия возмущающих факторов стремиться к исходному или новому устойчивому состоянию, т.е. переходные процессы в ней являются затухающими. Кривые переходных процессов в устойчивой и неустойчивой системах показаны на рис. 75, с. 11.

Для определения устойчивости системы автоматики необходимо решить дифференциальное уравнение, описывающее эту систему. Имеются также упрощенные, но достаточно точные методы, которые называются критериями (условиями) устойчивости. Можно определить, устойчива ли система автоматики и по ее логарифмическим частотным характеристикам.

Пригодность системы автоматики также определяется и по критериям качества переходных процессов.

Под качеством регулирования системы автоматики понимают свойство системы поддерживать с достаточной точностью и быстротой заданный закон изменения регулируемого параметра.

Показателями качества системы автоматики являются (рис.74, с.11)

Длительность переходного процесса (быстродействие) – τ_пп – время, в течение которого он совершается. Переходный процесс считается законченным, если регулируемый параметр отличается от заданного (колеблется вокруг заданного значения) не более чем на 5%.

С увеличением числа звеньев в системе быстродействие уменьшается, а τ_пп увеличивается.

Перерегулирование (выброс) σ – максимальное отклонение регулируемого параметра (Хмакс) от установившегося значения после окончания переходного процесса.

σ = (Хмакс – Хуст) *100%) / Хуст

где Хмакс – максимальное отклонение регулируемого параметра от нулевого значания;

Хуст – установившееся значение регулируемого параметра после окончания переходного процесса

Большое перерегулирование вызывает чрезмерные усилия в механических узлах системы автоматики и перенапряжения в электрических узлах САУ.

Для работы системы автоматики без нарушений разрешается перерегулирование в пределах 10 – 30%.

Статическая ошибка δ – отклонение регулируемого параметра от заданного значения после окончания переходного процесса

δ = (Хзад – Х уст) *100%) / Х зад

Система автоматики считается качественной если δ не более 5%.

Число колебаний регулируемого параметра в течение времени переходного процесса υ.

Хорошая система может иметь 1 – 2 колебания.

Качественные параметры можно определить решением дифференциального уравнения системы или с помощью графиков.

Для улучшения качества процесса регулирования в систему автоматики вводят дополнительные корректирующие звенья с определенными улучшающими характеристиками. В качестве корректирующих звеньев, в основном, используют RC – цепи с подобранными передаточными функциями, которые включают параллельно или последовательно всей системе или отдельным ее звеньям.