Глава 7. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Каждая система автоматического регулирования оценивается устойчивостью и точностью в установившихся режимах и качеством переходных процессов. Устойчивость обеспечивает затухание переходных процессов. Методы исследования устойчивости были рассмотрены в предыдущей главе. Кроме устойчивости необходимо еще, чтобы в установившихся режимах регулируемая величина была достаточно близка к заданному значению, т. е. обеспечивалась требуемая точность регулирования. Необходимо также, чтобы затухание каждого переходного процесса было достаточно быстрым и с допустимым отклонением регулируемой величины, т. е. обеспечивалось бы требуемое качество переходных процессов.

Точность установившихся режимов и качество переходных процессов в совокупности определяют качество регулирования.

Всякая реальная система действует при различных значениях задающего воздействия и возмущений, при различном характере их изменения. Чем меньшее значение имеет при этом рассогласование (отклонение регулируемой величины от заданного значения), тем выше качество регулирования. Однако качество регулирования не может быть оценено едиными числовым показателем.

Точность оценивается отсутствием или наличием рассогласования в различных установившихся режимах и коэффициентами ошибки.

Значительно сложнее проблема оценки переходных процессов. Используют прямые оценки переходного процесса, вызываемого наиболее характерным единичным ступенчатым воздействием, и приближенные косвенные оценки качества: частотные, интегральные и корневые.

К частотным оценкам относятся ранее рассмотренные запасы устойчивости по модулю и по фазе (см. п. 6.7), оценки переходного процесса по вещественной и амплитудно-фазовой частотной характеристике и показатель колебательности. Интегральные оценки (линейная, квадратичная и улучшенные) одним числом характеризуют и отклонения регулируемой величины и

продолжительность переходного процесса. Основные из корневых оценок — это степень устойчивости и колебательность, диаграмма Вышеградского и корневые годографы. Все перечисленные оценки будут рассмотрены ниже.

Оценки качества используются как при выяснении свойств спроектированных систем, так и при синтезе систем. В первом случае можно воспользоваться несколькими оценками, чтобы полнее выяснить, каковы свойства системы. Во втором случае решение задачи возможно лишь при использовании ограниченного числа оценок. Иногда ориентируются только на одну оценку.

Качество САР, внешние воздействия которых есть случайные функции времени, принято оценивать среднеквадратичным значением рассогласования [10, 103].