Régulation statique et astatique

Une régulation statique est appelée une telle régulation, dans laquelle une valeur constante est maintenue en régime permanent à différentes valeurs d'une charge constante : une valeur contrôlée égale à la valeur de consigne.

Astatisme - une propriété des systèmes de mesure ou des systèmes de contrôle automatique pour réduire à zéro les erreurs de régulation ou de suivi en régime permanent, qui se sont produites sous l'influence du contrôle ou d'influences perturbatrices sur ce système.

La loi de reproduction - l'algorithme de fonctionnement (ci-après nous l'appellerons la caractéristique de contrôle), sans tenir compte de l'insensibilité du contrôleur, est exprimée par l'équation y a = yo = const.

En présence d'insensibilité et il existe presque toujours y = yО +Δyoх où Δyo est la valeur de l'insensibilité du contrôleur.

Considérons le principe de fonctionnement des régulateurs astatiques et statiques, en utilisant l'exemple de fonctionnement d'un réservoir d'eau installé sur la tour pour alimenter les consommateurs en eau.

En figue. 1a montre un schéma du contrôle de niveau astatique près de l'eau dans le réservoir.Le flotteur 1 à travers le levier est relié au curseur du rhéostat 2, à l'aide duquel le moteur à courant continu 3, chaque fois que le curseur monte ou descend de la position médiane, commence à tourner dans un sens ou dans un autre et déplace la vanne 4 (organisme de régulation), jusqu'à ce que le niveau d'eau donné dans le réservoir ne soit pas rétabli, c'est-à-dire jusqu'à ce que la tension appliquée au circuit d'induit du moteur devienne égale à zéro et qu'un état d'équilibre (état d'équilibre) se produise.

Ce régime correspond à un certain niveau prédéterminé d'eau dans le réservoir, qui pour toutes les conditions d'équilibre reste strictement constant jusqu'à l'insensibilité du régulateur. L'insensibilité du régulateur dans ce cas est déterminée par la présence de jeu dans les joints et la tension de démarrage du moteur, qui est différente de zéro.

Riz. 1. Schéma (a) et caractéristique de contrôle (b) de la régulation astatique

Si nous désignons le débit d'eau à travers q, alors la représentation graphique de la caractéristique de contrôle en fonction du débit q correspondra à la dépendance illustrée à la Fig. 1, b.

Figue. 1, mais on peut voir que le corps de régulation (vanne 4) et l'élément sensible (flotteur 1) n'ont pas de connexion directe, mais sont connectés l'un à l'autre via un moteur à courant continu et un rhéostat, donc ce système est un indirect système de contrôle… Ici à chaque fois, lorsque l'élément de régulation est réarrangé dans une position telle que la variable contrôlée (niveau d'eau dans le réservoir) soit ramenée à chaque charge (débit d'eau q) à une certaine valeur. Les appareils qui effectuent une régulation astatique sont appelés régulateurs astatiques.

Parallèlement à la régulation astatique, la régulation statique est largement utilisée dans la pratique.

La régulation est appelée contrôle statique si les valeurs de la variable contrôlée qui sont établies après la fin du processus transitoire à différentes valeurs de charge constante prendront également des valeurs constantes différentes en fonction de la charge.

En figue. 2, un schéma de la régulation statique du niveau d'eau dans le réservoir de tête. Le flotteur 1 agit directement sur le corps de régulation - vanne 2, donc le régulateur dans ce cas sera un régulateur à action directe.

Au fur et à mesure que le débit q d'eau augmente, son niveau dans le réservoir commencera à diminuer, le flotteur s'abaissera et déplacera la vanne, augmentant la section transversale du tuyau d'alimentation et, par conséquent, la quantité d'eau entrant par le tuyau par unité temps. Dans ce cas, le niveau d'eau commencera à monter, faisant monter le flotteur et en même temps la vanne.

L'équilibre se produira lorsque l'afflux d'eau sera égal à sa consommation. Plus la charge est élevée, c'est-à-dire le débit q, plus la vanne sera ouverte et donc plus le flotteur sera en équilibre bas. Par conséquent, dans ce schéma, à mesure que la charge augmente, la valeur du niveau d'eau (valeur contrôlée y) diminue.

Riz. 2... Schéma (a) et caractéristique de commande (b) de la régulation statique

Les appareils qui effectuent une régulation statique sont appelés régulateurs statiques... La caractéristique de contrôle du régulateur statique est exprimée par l'équation y = yО +Δy.

Les contrôleurs statiques ne maintiennent pas une valeur strictement constante de la variable contrôlée, mais avec une erreur appelée erreur statique.

L'erreur statique est comprise comme le plus grand écart de la valeur contrôlée lorsque la charge passe de zéro à la valeur nominale, c'est-à-dire Δy = esprits — ymv

En théorie du contrôle, pour caractériser le degré de dépendance de l'écart de la valeur contrôlée sur la charge, le concept d'erreur statique relative, ou statisme de régulation, est souvent utilisé.

Si la caractéristique de contrôle est claire (Fig. 2, b), la statique sera constante pour toutes les valeurs de charge. La valeur statique (b) de chaque régulateur statique peut être déterminée comme suit :

δ = (esprits — ymv) / uMercredi,

où ums — la valeur maximale de la variable contrôlée correspondant à la charge q = 0, ymv — la valeur minimale de la variable contrôlée correspondant à la charge qnom, yCp =(ums — ymv) /2 — la valeur de la variable contrôlée prise comme socle.

L'une des valeurs de la variable contrôlée umax, ymin, y peut être prise comme valeur de base.Moy, etc.

Les contrôleurs statiques, malgré le fait qu'ils sont inhérents à l'erreur statique, sont largement utilisés car ils sont de conception simple et offrent un fonctionnement stable dans les modes transitoires. Les régulateurs astatiques sont sujets aux fluctuations et, dans la plupart des cas, n'ont pas la stabilité nécessaire sans aides.