Общие сведения. Критерии качества систем регулирования

Обычно в системах автоматического регулирования параметры и свойства объекта регулирования известны. В этом случае задачей регулирующих устройств является такой выбор и настройка их параметров, при которых формируемое в этих устройствах управляющее воздействие обеспечивает изменение регулируемой величины, следующей за изменением заданного воздействия с наибольшей точностью, с наименьшей инерцией, без возникновения колебаний и независимо от изменения внешних возмущений. Идеальным регулированием является такое регулирование, когда для любого момента времени выходная координата равняется его заданному значению (рис.8.1), т.е.

.

Рис. 8.1 Структурная схема одноконтурной САР

Однако, достигнуть этого затруднительно из-за различных ограничений в объекте регулирования и САР. Например, в реальных электроприводах ограничиваются напряжение преобразователя, его ток, ограничиваются момент и ток двигателей и т.д. Поэтому настройка контуров регулирования и всей системы в целом должна наилучшим образом отвечать поставленным требованиям.

Так, для многих технических САР, например, для электроприводов ряда механизмов, работающих в повторно-кратковременных режимах, предъявляются требования – малое время переходных процессов. В этом случае необходимо выбирать такую систему управления, параметры которой обеспечивают оптимальные по быстродействию переходные процессы с допустимыми значениями перерегулирования и колебательности. Кроме того, к динамике системы предъявляется ряд других требований, обусловленных изменением внешних условий.

Обычно для технических систем регулирования под оптимальным переходным процессом понимают такой процесс, при котором величина перерегулирования не превышала бы заданного значения, а время регулирования , а значит и было минимально - возможным для данной системы. Кроме того, к системам регулирования предъявляется также требование– обеспечение необходимой точности регулирования в статических и динамических режимах.

Препятствием для достижения идеального поведения систем регулирования являются инерционности объекта регулирования, обусловленные всеми его звеньями, в том числе и колебательными. Поэтому возникает задача – разработать и применить для данного объекта регулирования регулятор наиболее подходящего типа и наилучшими переходными характеристиками с тем, чтобы ликвидировать влияние инерции объекта настолько полно, насколько это окажется возможным. Известно, что показатели переходного процесса зависят от количества и соотношения постоянных времен системы. Оптимальному переходному процессу соответствует оптимальное соотношение постоянных времени, что определяет соответствующие оптимальные передаточные функции и структурные схемы системы.