Система автоматического регулирования может находиться в одном из двух режимов работы: статическом либо динамическом.
Статический, или установившийся, режим имеет место тогда, когда воздействия на систему (как возмущающие, так и управляющие) не изменяются во времени. При этом на объекте регулирования наблюдается равенство подвода и отвода энергии либо вещества, обусловливающее неизменность во времени регулируемой величины. Типичный пример – работа САР частоты вращения вала главного судового двигателя при движении в штилевых условиях и неизменном положении органов управления. Частота вращения вала при этом постоянна.
Свойства САР в статике принято иллюстрировать с помощью статических характеристик. Это зависимости регулируемой величины от возмущения (статическая характеристика режима возмущения) и от управляющего воздействия (статическая характеристика режима управления), снятые на различных установившихся режимах:
y = f (z); y =f (u).
Типичный вид такой характеристики показан на рис.1.10.
δ≠0
d=0
z
Δ
zmax
y
Рис.1.10. Статическая характеристика САР
Важной величиной, содержащейся в статической характеристике и несущей информацию о точности САР установившихся режимах, является неравномерность регулирования
Δ = ymax - ymin.
Это диапазон изменения регулируемой величины, соответствующий полному диапазону изменения возмущения. Чем меньше эта величина, тем точнее работает САР в статике. Часто используется отношение неравномерности регулирования к среднему значению регулируемой величины
d = D / у ср ,
которое называется степенью неравномерности и обычно выражается в процентах. В зависимости от конкретной системы степень неравномерности может быть больше или меньше, может быть и равной нулю. В последнем случае система на всех установившихся режимах поддерживает строго одно и то же значение регулируемой величины. Такие САР называют астатическими в отличие от статических, которым свойственно ненулевое (хотя, может быть, и весьма малое) значение степени неравномерности. Несмотря на то, что астатические САР в отношении точности поддержания регулируемой величины в статике превосходят статические, последние широко применяются по причине их простоты и меньшей стоимости.
Динамический режим, иначе называемый переходным процессом, возникает тогда, когда воздействие на систему изменяется во времени. При этом на объекте регулирования возникает небаланс подвода и отвода энергии либо вещества и, как следствие, происходит изменение во времени регулируемой величины. Пример – работа САР частоты тока судовой электростанции при включении дополнительных потребителей электроэнергии.
Динамической характеристикой САР (рис.1.11) называется зависимость регулируемой величины от времени при некоторых заранее оговоренных формах внешних воздействий
y = f (t).
Эта характеристика несёт дополнительную информацию о динамических свойствах системы, которая часто играет определяющую роль. Именно здесь проявляется роль регулятора, тогда как в установившемся режиме, когда нет причины изменения регулируемой величины, достаточно вручную задать объекту регулирования желаемый режим работы.
t
y
Рис.1.11. Динамические характеристики САР.
1 – статической САР,
2 – астатической САР.