Книга предназначена для инженеров и техников, работающих в области проектирования, наладки и эксплуатации систем автоматического регулирования, работников КИП, студентов вузов, специализирующихся по автоматизации производственных процессов, а также может быть полезна всем, кто хочет познакомиться с общими основами автоматического регулирования производственных процессов, владея лишь аппаратом элементарной математики.
G. К. Tucker and D. M. Wills A simplified technique of control system engineering (Graphical Methods of Understanding and Improving Process Control), 2-d ed., 19 Minneapolis-Honeywell Regulator Company Brown Instruments Division, Philadelphia, Pennsylvania.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
За последнее десятилетие теория автоматического регулирования продвинулась далеко вперед. Многие методы расчета, разработанные различными учеными в Советском Союзе и за рубежом, стали по существу классическими и широко используются при проектировании систем автоматического регулирования. Эти методы, основанные, как правило, на применении математики, являются довольно сложными, хотя и позволяют получить результаты с высокой точностью.
На практике при расчетах настроек действующих или проектируемых систем автоматического регулирования часто бывает достаточным грубое приближение, приблизительная оценка параметров или чисто качественное рассмотрение процессов. Эта книга представляет упрощенный подход к системе автоматического регулирования, позволяющий быстро путем простых расчетов получить такие приближенные результаты. Изложение материала является оригинальным в методическом отношении, поэтому при чтении в зависимости от подготовки читателя или его опыта практической работы главы, содержащие известные основные положения, могут быть без ущерба опущены. Читатель найдет в книге много полезных сведений в виде числовых и качественных соотношений различных характеристик систем автоматического регулирования, которые позволяют быстро провести оценочные расчеты. Анализ систем проводится по этапам, что позволяет четко
3
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие к русскому изданию.............. 3
Предисловие к первому изданию............... 5
Предисловие ко второму изданию.............. 9
Глава первая. Анализ динамики, основанный на изучении переходных характеристик .......... 13
1-1. Что такое анализ динамики?............. 13
1-2. Новая точка зрения на систему автоматического регулирования ...................... 14
1-3. Система автоматического регулирования как система
передачи информации ................ 16
1-4. Элементы объекта регулирования........... 23
1-5. Регулятор...................... 37
1-6. Обобщение результатов анализа методом переходных
характеристик.................... 52
Глава вторая. Некоторые сведения о частотных характеристиках ..................... 53
2-1. Сигналы, не рассматриваемые при анализе системы
методом переходных характеристик......... 53
2-2. Некоторые методы, используемые для определения
реакции на различные входные сигналы....... 54
2-3. Связь между сигналами определенной частоты и возмущениями ..................... 54
2-4. Информация, обеспечиваемая методом частотных характеристик .................... 55
2-5. Связь частотной характеристики со скоростью реакции . . ...................... 57
2-6. Частотная характеристика элемента......... 60
2-7. Выбор единиц измерения для изменения величины си-
гнзла и его сдвига во времени........... 60
Ф
2-8. Построение амплитудных и фазовых частотных характеристик ...................... 63
2-9. Частотные характеристики элементов объекта .... 65 2-10. Фазовая характеристика комбинаций элементов ... 71 2-11. Влияние комбинации элементов на величину сигнала 78 2-12. Информация, получаемая при рассмотрении амплитудной и фазовой характеристик объекта. Предварительный выбор регулирующих воздействий....... 84
2-13. Типовые частотные характеристики регулирующих воздействий и их использование для настройки регулятора ....................... 94
2-14. Примеры настройки регулятора...........102
Глава третья. Определение и улучшение характеристик системы при помощи частотного метода .... 109 3-1. Оценка работы системы по окончательным частотным
характеристикам...................109
3-2. Оценка переходных процессов............114
3-3. Оценка влияния возмущений, отличных от скачкообразных .........................123
3-4. Определение условий, указывающих на необходимость
улучшения системы.................130
3-5. Выбор мероприятий, улучшающих работу системы . . 139 3-6. Упрощение повторного анализа улучшенной системы 141 3-7. Настройка регулятора в действующей системе .... 142
Глава четвертая. Анализ системы автоматического регулирования.....................143
4-1. Порядок изложения материала............143
Глава пятая. Ограниченность возможностей частотных методов и ее причины..............209
5-1. Что делать при недостатке информации?.......210
5-2. Случай, когда частотная характеристика не отражает
свойств системы...................211
5-3. Почему упрощенный анализ системы регулирования дает недостаточно информации? Некоторые рекомендации, связанные с измерениями...........221
5-4. Динамические характеристики не полностью характеризуют систему...................224
5-5. Частотный анализ помогает усовершенствовать систему регулирования .................. 225
Глава шестая. Пример анализа системы.......226
6-1. Описание системы.....•......•.....226
11
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение I. Литература.................250
Приложение П. Терминология............... 260
Приложение III. Таблица перевода децибел в отношения
амплитуд........................287
Приложение IV. Диаграммы, иллюстрирующие влияние изменения параметров настройки регулятора на форму переходного процесса......................290
Приложение V. Формулы для определения настроек регулятора ...........................293
Приложение VI. Регулирующие воздействия ........295
Приложение VII. Частотные характеристики для некоторых распространенных объектов регулирования. Динамические
характеристики и статическое усиление ......... 323
Приложение VIII. Определение типа звена по его передаточным функциям..................... . 333
Приложение IX. Характеристики типовых элементов системы
автоматического регулирования ..... ......... 336
Приложение X. Шаблоны для основных звеньев.......348
Приложение XI. Определение параметров элементов по кривым переходного процесса .... ............ 351
Приложение XII. Определение частот и эффективных величин периодических возмущений..............356
Цена: 300руб.
