Методичні вказівки

Вивчення даної теми рекомендується почати з аналізу виду кривих перехідного процесу для стійких систем. При цьому необхідно усвідомити, що являє собою поняття "показники якості перехідного процесу регулювання". Про якість перехідного процесу судять по ряду показників (швидкодія, коливальність, перерегулювання, що далеко не завжди можуть бути визначені прямими методами. Головна задача дослідження якості – установити вплив структури і параметрів системи на швидкість і плавність протікання перехідних процесів.

Звичайно основні показники якості визначаються для одиничного ступінчастого впливу при нульових початкових умовах, тобто по перехідній характеристиці САУ. Для лінійних систем з лінійними параметрами ця задача успішно розв'язується непрямими методами, які, у свою чергу, поділяються на три групи: частотні, інтегральні і кореневі методи. В даний час для непрямого дослідження якості найчастіше використовується метод коефіцієнтів помилок, частотний метод і метод інтегральних оцінок.

Окремі показники якості можна визначити по виду частотних характеристик. Студент повинний мати представлення про частотні критерії якості, тобто про способи визначення окремих показників якості по різним частотним характеристикам.

Як усяка динамічна система, САУ може знаходитися в одному з двох режимів – сталому (стаціонарному) і несталому (перехідному). Точність роботи системи автоматичного регулювання звичайно визначається по помилці в сталому режимі, що для заданої системи залежить від виду зовнішнього впливу, закону його зміни в часі. Якщо зовнішні впливи (і параметри системи) не змінюються в часі, то сталий режим носить назву статичного. Важливо відзначити, що в залежності від наявності помилки в статичному режимі системи поділяються на статичні й астатичні стосовно задаючого (чи збурюючого) зовнішнього впливу. При цьому статична система стосовно задаючого впливу може виявитися астатичною по збурюючому впливу (наприклад по моменту навантаження на валу електродвигуна). Необхідно мати чітке представлення про фізичну природу виникнення статичної помилки чи її відсутності в системі для даного виду зовнішнього впливу, а також про вплив коефіцієнта підсилення системи на величину помилки.

При вивченні теми варто звернути увагу на діалектичне протиріччя (закон єдності та боротьби протилежностей) між точністю роботи системи і її стійкістю: для зменшення динамічних помилок необхідно збільшувати коефіцієнт підсилення системи, однак це приводить до зменшення запасів стійкості, а при значенні коефіцієнта підсилення більше граничного система стає коливною і, отже, непрацездатною.

Не менш важливе значення має розуміння діалектичного протиріччя між випадковою та динамічною помилкою. З погляду зменшення динамічної помилки необхідно розширювати смугу пропускання системи, однак це приводить до росту випадкової помилки. Компроміс тут досягається вибором такого значення смуги пропускання, при якому сумарна помилка мінімальна.

Для синтезу систем, що володіють заданими показниками якості, широко використовуються інтегральні критерії якості. Вони характеризуються одним числом, значення якого досить повно відбиває протікання процесу в даному інтервалі часу. Інтегральні оцінки лягли в основу так називаного аналітичного конструювання регуляторів – одного з найбільш перспективних методів синтезу автоматичних систем. Студент повинний усвідомити їхню сутність і мати представлення про ці критерії. Варто пам'ятати, що основний недолік непрямих методів полягає в наближеності оцінок показників якості перехідного і сталого режимів.