Свойство инерции

Почти все объекты (системы) управления обладают инерцией – механической, тепловой, гидродинамической.

При мгновенном изменении входных сигналов выходной сигнал системы меняется не мгновенно, а постепенно. Изменение выходного сигнала часто продолжается и после того, как входной сигнал уже не меняется. Это явление последействия – называется инерцией. Если инерция системы меньше, чем у остальных элементов, то такие системы называются безынерционными. Инерция (механическая, тепловая) – это способность объекта накапливать вещество или энергию. Инерция характеризуется емкостью системы управления. Объекты управления с монотонным изменением выходного сигнала называются апериодическими. При переходных процессах в инерционных объектах запас вещества или энергии может меняться не только монотонно, но и колебательно. Системы управления, обладающий этим свойством, называется колебательными системами.

По характеру изменения управляемой величины во времениразличают следующие режимы элемента АСУ:

• статический;
• динамический.

Статический режим– состояние элемента АСУ, при котором выходная величина не изменяется во времени, т. е. y(t) = const.

Очевидно, что статический режим (или состояние равновесия) может иметь место лишь тогда, когда входные воздействия постоянны во времени. Связь между входными и выходными величинами в статическом режиме описывают алгебраическими уравнениями.

Динамический режим– состояние элемента АСУ, при котором входная величина непрерывно изменяется во времени, т. е. y(t) = var.

Динамический режим имеет место, когда в элементе после приложения входного воздействия происходят процессы установления заданного состояния или заданного изменения выходной величины. Эти процессы описываются в общем случае дифференциальными уравнениями.

Динамические режимы в свою очередь разделяются на:

• неустановившийся (переходный);
• установившийся (квазиустановившийся).

Неустановившийся (переходный) режим– режим, существующий от момента начала изменения входного воздействия до момента, когда выходная величина начинает изменяться по закону этого воздействия.

Установившийся режим– режим, наступающий после того, когда выходная величина начинает изменяться по такому же закону, что и входное воздействие, т. е. наступающий после окончания переходного процесса.

В установившемся режиме элемент совершает вынужденное движение. Очевидно, что статический режим является частным случаем установившегося (вынужденного) режима приx(t) = const.

Понятия «переходный режим» и «установившийся режим» иллюстрируются графиками изменения выходной величины y(t) при двух типовых входных воздействиях x(t) (рис. 4).

Рис. 4 Переходные и установившиеся режимы при типовых воздействиях

Граница между переходным и установившимся режимами показана вертикальной пунктирной линией.