Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
1.1. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯПостараемся уточнить, в чем заключается задача управления. Прежде всего, если речь идет об управлении, то имеется объект управления (управляемый объект), т. е. некий механизм, агрегат или устройство, некий технологический, энергетический или транспортный процесс, желаемое поведение или протекание которого должно быть обеспечено. Поведение объекта управления, результат его действия определяются некоторыми показателями. Чаще всего ими являются значения каких-то физических величин, которые называют выходными величинами объекта управления. Чем сложнее объект тем большее число показателей характеризует его действие и тем труднее следить за всей их совокупностью. Поэтому к выходным величинам относят лишь наиболее важные для оценки поведения объекта и его практического использования. В реальных условиях на каждое техническое устройство, на каждый технический процесс многочисленные воздействия оказывает внешняя среда. Все эти воздействия практически невозможно учесть, поэтому в поле зрения оставляют лишь те, которые оказывают наибольшее влияние на выходные величины, и называют их входными воздействиями. Изменения во времени входных воздействий и выходных величин объекта управления характеризуют его поведение, его действие. Входные воздействия, с точки зрения их влияния на действие объекта, на его выходные величины, разделяются на две
Рис. 1.1. Схематическое изображение объекта управления принципиально отличные группы. Некоторые из входных воздействий обеспечивают, как уже отмечалось, желаемое изменение поведения объекта, достижение поставленных целей. Такие входные воздействия называют управляющими, и при их отсутствии задача управления вообще не имеет решения. При ручном управлении такие воздействия на объект осуществляет оператор, при автоматическом — управляющее устройство. Другие входные воздействия, напротив, мешают достижению цели, и изменить их, как правило, невозможно. Такие воздействия называют возмущающими (возмущениями) или помехами (рис. 1.1). Задача управления, по существу, заключается в формировании такого закона изменения "управляющих воздействий, при котором достигается желаемое поведение объекта независимо от наличия возмущений. Сложная и разносторонняя задача управления в подавляющем большинстве случаев включает более узкую задачу регулирования, которую и будем рассматривать в дальнейшем, так как автоматическое регулирование в настоящее время имеет наибольшее практическое значение. Задача регулирования заключается в поддержании выходных величин объекта равными (или пропорциональными) Методы решения задачи регулирования и принципы автоматического регулирования "используются различные. Самый простой принцип, рассчитанный на несложную ситуацию, неявно основывается на предположении, что влияниемвсех возмущений можно пренебречь и воздействовать на объект необходимо лишь в том случае, когда нужно изменить действие объекта, значение регулируемой величины. Разомкнутая система регулирования (рис. 1.2) действует следующим образом. При изменении задающего воздействия Формирующий элемент и исполнительный механизм составляют регулятор. Регулятор и объект в совокупности образуют систему регулирования.
Рис. 1.2. Функциональная схема разомкнутой системы регулирования
Рис. 1.3. Функциональная схема разомкнутой системы регулирования с измерением основного возмущения Заметим, что при конструировании регулятора рассмотренной системы необходимо знать все свойства объекта регулирования. Только при выполнении этого условия и отсутствии возмущений можно правильно предвидеть влияние задающего воздействия на регулируемую величину. Область применения описанной простейшей системы регулирования ограничена прежде всего тем, что нельзя пренебречь влиянием возмущений. При определенном задающем воздействии и различных возмущениях выходная величина объекта (регулируемая величина) будет иметь разные значения и, следовательно, задача регулирования не будет решена. В связи с этим возникает необходимость контроля возмущений или хотя бы основного из них — возмущения Рассмотренные системы являются разомкнутыми: в них регулируемая величина у не влияет на действие регулятора. Это означает, что характер регулирующих воздействий зависит от свойств объекта лишь в той степени, в какой это учтено при конструировании регулятора. Из-за изменения свойств объекта (и влияния второстепенных возмущений) действительное значение регулируемой величины может значительно отличаться от требуемого значения. Чтобы подчеркнуть это свойство разомкнутой системы регулирования, иногда говорят, что она устроена по баллистическому принципу. Действительно, регулятор при создании регулирующего воздействия напоминает стрелка, который теряет всякую возможность влияния на результат выстрела после наведения оружия и спуска курка. Разница между двумя системами (см. рис. 1.2 и 1.3) лишь в том, что в последней учитывается влияние возмущения подобно тому, как стрелок делает поправку на ветер. В подавляющем большинстве случаев отсутствует исчерпывающая и достоверная информация о свойствах объекта регулирования и о характере возмущений, и разомкнутые системы регулирования оказываются неэффективными. Поэтому прибегают к
Рис. 1.4. Функциональная схема замкнутой системы автоматического регулирования созданию конструктивно более сложных, но и значительно более совершенных замкнутых систем автоматического регулирования. В замкнутой системе используется принцип обратной связи, возможно самый мощный принцип автоматического регулирования и управления. Такая система в простейшем случае (рис. 1.4) состоит из объекта регулирования 1 и регулятора, который, кроме исполнительного элемента 2 и формирующего (или усилительнопреобразовательного) элемента 5, имеет еще измерительный элемент 4 и элемент сравнения 5. Измерительный элемент 4 осуществляет обратную связь в системе — обеспечивает влияние регулируемой величины у на вход системы. Сигнал Таким образом, в замкнутой системе воздействие на объект формируется не только в зависимости от задающего воздействия, как в системе, показанной на рис. 1.2, но и от состояния объекта и наличия возмущений. Точнее, регулирующее воздействие определяется отклонением регулируемой величины от заданного значения. Поэтому принцип обратной связи позволяет успешно решать задачу регулирования, несмотря на некоторую неопределенность (количественную, но, вообще говоря, не любую и тем более не качественную) или неточность в известных конструктору характеристиках объекта регулирования и исполнительного механизма, а также сведениях о возмущениях. Примером системы автоматического регулирования, выполненной по функциональной схеме рис. 1.4, является достаточно простая, но широко используемая в современной технике система регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока. Ее принципиальная схема показана на рис. 1.5. Система состоит из электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением
Рис. 1.5. Схема системы автоматического регулирования скорости сращения электродвигателя постоянного тока Обмотка якоря электродвигателя получает питание от электромашинного усилителя ЭМУ с поперечным возбуждением, две ступени которого являются соответственно усилителем и исполнительным элементом. Обмотки управления электромашинного усилителя включены на выход предварительного электронного усилителя У. На вход усилителя подается напряжение
Здесь напряжение Сравнение напряжений Знак и значение напряжения Подобные процессы регулирования происходят в системе при уменьшении момента сопротивления
Рис. 1.6. Функциональная схема замкнутой системы автоматического регулирования с дополнительной связью: а — по возмущению; б - по задающему воздействию Можно видеть, что в замкнутой системе автоматического регулирования по отклонению нет необходимости получать информацию непосредственно о задающем воздействии, которое используется лишь для сравнения с сигналом обратной связи, и о возмущениях, однако это допустимо не всегда. В некоторых случаях качество такого регулирования оказывается неприемлемо низким. Тогда обеспечивается комбинированное регулирование, т. е. сочетание принципов замкнутой и разомкнутой систем. При комбинированном регулировании создается дополнительная связь 6 по возмущению (рис. 1.6, а), которая компенсирует влияние возмущения «в основном», а замкнутый контур устраняет рассогласование, возникающее при изменениях задающего воздействия и вследствие неточности действия дополнительной связи 6, Используются также комбинированные системы с дополнительной связью 7 по задающему воздействию (рис. 1.6, б), которая и обеспечивает «в основном» его воспроизведение регулируемой величиной. Замкнутый контур в этом случае устраняет рассогласование, возникающее из-за неточности действия дополнительной связи 7 и от возмущений.
|
1 |
Оглавление
|