Показатели качества процесса регулирования

Устойчивость САУ является необходимым, но не достаточным условием эффективного функционирования системы. Не менее важно, чтобы процесс регулирования осуществлялся при обеспечении определенных показателей качества. Требования к качеству переходного процесса могут быть самыми разнообразными, однако к числу наиболее существенных критериев, с помощью которых оценивается поведение системы в динамике, относятся следующие:

- показатели качества переходного процесса, определяемые по переходной функции системы;

- частотные критерии качества; корневые критерии качества;

- интегральные критерии качества.

Поскольку переходный процесс в системе определяется не только параметрами САУ, но и характером внешнего воздействия, оценку качества регулирования осуществляют по виду реакции системы на типовой входной сигнал. Наиболее часто характер протекания переходного процесса оценивается по переходной функции системы.

Основными показателями качества процесса регулирования, определяемыми по переходной функции системы (рис. 4.1), являются: время регулирования (t_p), перерегулирование(σ), частота(ω) и число колебаний.

Временем регулирования t_p называется временной интервал, отсчитываемый с момента приложения воздействия к системе до момента, начиная с которого отклонение регулируемой величины от ее установившегося значения не превышает наперед заданной величины .

Обычно принимают равной 5 % от Таким образом, время регулирования определяет длительность переходного процесса, т.е. быстродействие системы. Величина t_p должна быть ограничена не только сверху, но и снизу, поскольку при повышении быстродействия системы время регулирования уменьшается, но при этом возрастают динамические нагрузки, что отрицательно сказывается на сроке службы САУ.

Перерегулированием σ называется максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения , выраженное в процентах.

Абсолютная величина отклонения определяется по графику переходной функции:

.

Соответственно перерегулирование равно:

. (4.1)

Допустимое значение перерегулирования определяется спецификой функционирования конкретной системы. Обычно оно составляет 10 – 30 %, но для ряда САУ перерегулирование принципиально недопустимо.

Колебательность переходного процесса определяется числом колебаний регулируемой величины за время регулирования t_p, например, числом минимумов за этот интервал. Приемлемым считается от одного до трех колебаний. Иногда колебательность определяют, как отношение величин первого ( ) и второго ( ) максимумов переходной функции выраженное в процентах.

Частота колебаний равна:

где T – период колебаний.

В случае необходимости к перечисленным показателям качества процесса регулирования добавляются следующие: время достижения первого максимума , время первого достижения уровня установившегося значения , декремент затухания, равный:

,

и ряд других.