Глава III. ОБЪЕКТЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
1. Основные свойства объектов регулирования. 2. Особенности математического описания объектов регулирования. 3. Линеаризация уравнений динамики. 4. Устойчивые статические объекты (дизель, гидротурбина, самолет). 5. Неустойчивые статические объекты (ресивер, ракета-носитель космических летательных аппаратов).
6. Астатические объекты (трехфазный электрический двигатель, ядерный энергетический реактор на тепловых нейтронах, космический летательный аппарат). 7. Математические модели объектов регулирования.
Объекты регулирования являются теми основными динамическими элементами систем, в которых с помощью регуляторов или следящих систем должны поддерживаться заданные режимы работы. К ним относятся различные машины и установки, управляемые регулирующими органами. Обычно регулирующие органы представляют собой часть объекта; например, в паровых машинах — вентили, в самолетах — рули, в турбинах — направляющие водяного потока, в химических реакторах — поворотные заслонки, в электрических двигателях — обмотки якоря или статора.
Объекты регулирования имеют самую различную физическую природу и их поведение может быть описано несколькими методами: в виде принципиальных схем и блок-схем, дополненных поясняющими словами или фразами; логическими зависимостями в булевой форме; экспериментально определенными кривыми или таблицами; математическими зависимостями в виде дифференциальных или разностных уравнений. Каждый из этих методов имеет определенные преимущества и недостатки.
Описание объектов с помощью принципиальных схем и блок-схем с словесными пояснениями имеет большую наглядность и удобно для понимания. Однако этот метод не является однозначным и малопригоден для определения обобщенных соотношений между переменными. Поэтому он находит ограниченное применение при количественных расчетах систем автоматического регулирования.
Логические зависимости характеризуются хорошей описательной способностью объектов, являются однозначными и широко применяются при составлении программ для ЦВМ. При аналитических способах проектирования эти методы практически не используются.
Описание объектов с помощью экспериментально найденных кривых и таблиц обеспечивает высокую достоверность полученных данных, однако непосредственно при проектировании не применяется ввиду громоздкости представления и трудности получения обобщенных математических зависимостей. Для их определения обычно используются способы регрессионного анализа (см. п. 7 гл. III).
Методы описания объектов в виде дифференциальных и разностных уравнений, хотя и имеют меньшую наглядность, но позволяют получать обобщенные зависимости, характеризующие поведение объектов в статических и динамических режимах. Этот метод нашел самое широкое применение при проектировании систем автоматического регулирования аналитическими способами или с помощью аналогового моделирования.
Поэтому при дальнейшем изложении материалов книги автор в основном будет прибегать к этому методу описания объектов регулирования и распространит его на описание различных устройств и систем автоматического регулирования.
