Ключевое понятие: коэффициент передачи

Коэффициент передачи – это отношение изменения выходной величины к изменению входной. Стабильность системы автоматического регулирования в первую очередь определяется коэффициентами передачи. Каждый элемент системы – контроллер, исполнительный механизм, регулируемый процесс и датчик – имеет собственный коэффициент передачи. Если наклон графика зависимости выходной величины от входной не меняется, коэффициент передачи элемента постоянен, и такой элемент можно называть линейным. Если же отклик элемента на изменение входного значения зависит от рабочей точки, то существует нелинейность и коэффициент передачи элемента непостоянен.

Произведение коэффициентов передачи всех элементов называется коэффициентом обратной связи замкнутой системы. Если его значение превышает единицу, то контур является неустойчивым, и небольшое возмущение вызывает нарастающие колебания. Если же коэффициент обратной связи меньше единицы, колебания затухают и система переходит в устойчивое состояние. Настройка контроллера – это выбор коэффициента передачи контроллера таким образом, чтобы коэффициент обратной связи был не слишком большим и не приводил бы к колебаниям, и не слишком малым, что сильно замедлило бы реакцию системы.

Если хотя бы один из коэффициентов передачи непостоянен, коэффициент обратной связи тоже непостоянен, и устойчивость системы может меняться. Чтобы добиться стабильной устойчивости, необходимо варьировать коэффициент передачи контроллера, компенсируя таким образом изменения других коэффициентов и не допуская, чтобы коэффициент обратной связи превысил единицу. Существенный вопрос: постоянны ли остальные коэффициенты передачи, или они меняются? Если меняются, необходимо определить насколько, каким образом, и по какой причине.

Любой коэффициент передачи состоит из стационарного значения и динамического компонента. Стационарное значение отражает окончательное изменение выходной величины после ступенчатого изменения входной, а динамический компонент определяет сглаживание при циклическом изменении входной величины.

Постоянство параметров и условий