Главная > Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
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
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
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

Глава II. ВИДЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛТРОВАНИЯ

1. Классификация систем автоматического регулирования. 2. Непрерывные системы автоматического регулирования. 3. Дискретные системы автоматического регулирования. 4. Дискретно-непрерывные системы автоматического регулирования. 5. Экстремальные и самонастраивающиеся системы автоматического регулирования.

6. Применение ЦВМ в системах автоматического регулирования.

7. Применение систем автоматического регулирования для управления сложными производственными процессами. Системы комплесной автоматизации производства.

В настоящее время существует большое число различных по своему назначению систем автоматического регулирования. Одни из них поддерживают заданную температуру, давление, расход жидкости или газов в объектах регулирования, другие изменяют эти параметры по различным законам. Автоматические системы обеспечивают также регулирование концентрации жидкостей или газов, натяжение проволоки или ткани при их намотке на барабаны. С помощью систем регулирования режется металл на заданные длины, фрезеруются детали сложной формы, очищаются газы и жидкости от вредных примесей и т. д.

Автоматические системы применяют и для управления скоростью вращения гидравлических и паровых турбин, дизелей, регулирования напряжения на электростанциях. Их используют также для регулирования мощности в ядерных энергетических реакторах, удержания электронного пучка в линейных ускорителях, регулирования тока в физических установках.

Системы автоматического регулирования управляют движением самолетов и ракет, обеспечивают ориентацию и угловую стабилизацию космических летательных аппаратов. С помощью систем автоматического регулирования был взят грунт с Луны и Марса.

Такое большое разнообразие систем автоматического регулирования у требует научно обоснованной их классификации.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Системы автоматического регулирования можно классифицировать по различным признакам: принципу действия, характеру сигналов, математическому описанию, виду используемой энергии и т. д. Рассмотрим сначала классификацию систем по принципу их действия.

Все многообразие систем автоматического регулирования (САР) можно подразделить на четыре класса (рис. II.1): системы, работающие по разомкнутому, замкнутому, комбинированному циклам, и самонастраивающиеся системы. Для нормального функционирования самонастраивающихся систем не требуется полных знаний о характере процесса регулирования, так как в процессе работы эти системы приспосабливаются к изменяющимся внешним условиям.

Каждый класс систем регулирования разделяется на группы (рис. II. 1). Системы автоматического регулирования, работающие по замкнутому циклу, делятся на системы автоматической стабилизации, системы программного регулирования и следящие системы.

В системах автоматической стабилизации управляющие воздействия являются постоянными, заранее заданными величинами. Системы программного регулирования отличаются от систем стабилизации тем, что в них управляющие воздействия являются известными функциями времени. В следящих системах управляющие воздействия представляют собой функции времени, заранее неизвестные.

Рис. II.1. Классификация систем автоматического регулирования

Следящие системы с управлением по положению обычно являются астатическими относительно управляющих воздействий и статическими по возмущениям. Системы автоматической стабилизации со статическими регуляторами как по управляющим, так и по возмущающим воздействиям являются статическими. Следящие системы с управлением по скорости также относятся к статическим независимо от места приложения воздействия.

Системы автоматического регулирования, работающие по разомкнутому циклу, делятся на системы компенсации. и разомкнутые системы программного регулирования. Системы компенсации уменьшают влияние возмущающих воздействий на регулируемые переменные путем изменения самих воздействий или компенсации их действия на системы [11].

Поясним принцип работы систем компенсации с помощью рис. II.2. На рисунке дана упрощенная принципиальная схема разомкнутой системы регулирования, предназначенной для измерения угловой скорости вращения электродвигателя 4. Потенциометр 1 служит для установки требуемой скорости вращения. В качестве усилительных устройств в системе применены электронный усилитель 2 и генератор 3. Тахогенератор 5 является измерительным устройством, а вольтметр 6 проградуирован в единицах измерения угловой скорости.

При действии на вал электродвигателя 4 момента нагрузки уменьшается скорость его вращения со и нарушается соответствие между положением движка потенциометра и угловой скоростью вращения тахогенератора.

Рис. II.2. Упрощенная принципиальная схема разомкнутой системы компенсации

При этом значительно снижается точность работы системы регулирования. Для повышения ее точности необходимо компенсировать уменьшение числа оборотов электродвигателя. С этой целью в схему введен резистор 7, с которого снимается напряжение и подается на вход электронного усилителя. Образующаяся цепь создает положительную обратную связь в системе. При этом с ростом момента нагрузки увеличивается напряжение Ди, возрастает напряжение генератора, а следовательно, повышается угловая скорость вращения электродвигателя.

В последнее время весьма широкое применение получили разомкнутые системы программного регулирования. К ним прежде всего относятся металлорежущие станки с числовым программным управлением. Программа управления, записанная на магнитных запоминающих устройствах в цифровом коде, поступает на исполнительные устройства станков, обеспечивая заданную последовательность выполнения операций обработки.

Системы автоматического регулирования, работающие по комбинированному циклу, делятся на две группы: системы автоматической стабилизации и следящие системы. Эти системы могут иметь один или два разомкнутых цикла, компенсирующих влияние сигналов управления и возмущения (см. рис. 1.4, в, г).

Наконец, к последнему классу систем относятся три группы: самонастраивающиеся системы экстремального регулирования, системы с перестраивающимися устройствами и аналитические самонастраивающиеся системы [72].

В экстремальных системах автоматический регулятор поддерживает экстремальное значение регулируемой величины путем подачи поискового сигнала (см. гл. XVI).

В системах с перестраивающимися устройствами параметры или структура автоматически изменяются в зависимости от управляющих и возмущающих воздействий или от изменения параметров объекта. Перестройка свойств аналитических самонастраивающихся систем осуществляется на основе аналитического определения их динамических характеристик. Из этого следует, что в состав аналитических самонастраивающихся систем должны входить вычислительные машины. Отметим, что в самонастраивающихся системах регулирования с цифровыми вычислительными машинами последовательность действий, заданная программой, называется алгоритмом.

В ряде случаев в самонастраивающиеся системы, кроме обычных устройств систем регулирования, входят элементы, выполняющие логические операции, блоки памяти и устройства формирования поискового сигнала. Помимо основных логических элементов, осуществляющих операции НЕ, И, ИЛИ, здесь применяются более сложные элементы, выполняющие операции совпадения, равнозначности, нахождения экстремума, выбора из нескольких однородных величин наибольшей или наименьшей (см. гл. VI).

При классификации систем регулирования по характеру сигналов все системы можно разделить на непрерывные, дискретные, дискретнонепрерывные (цифровые) и релейные. В непрерывных системах все сигналы в устройствах и объектах регулирования представляют собой непрерывные функции времени. В дискретных системах все сигналы квантуются по времени, а в дискретно-непрерывных — как по времени, так и по уровню. В последнем классе систем имеются две группы устройств регулирования: непрерывные и дискретные. При квантовании непрерывного сигнала по уровню образуется ступенчатый сигнал. Элементы, осуществляющие квантование сигнала по уровню, называются релейными, а системы с подобного рода элементами — релейными системами автоматического регулирования.

По математическому описанию все системы делятся на два класса: линейные и нелинейные (по виду дифференциальных уравнений, описывающих поведение системы в динамике). При такой классификации каждый

класс систем можно разбить на четыре группы: 1) стационарные с сосредоточенными параметрами; 2) стационарные с сосредоточенными и распределенными параметрами; 3) нестационарные системы с сосредоточенными параметрами; 4) нестационарные системы с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Первая группа систем описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными параметрами. В системах с распределенными параметрами (вторая группа) отдельные устройства системы или ее объекты описываются дифференциальными уравнениями в частных производных (см. гл. IX). В системах третьей и четвертой групп параметры дифференциальных уравнений изменяются в зависимости от времени. Каждая группа систем может быть разделена на две подгруппы: на детерминированные и стохастические [72].

При классификации по виду используемой энергии все системы можно подразделить на электрические, гидравлические, пневматические, электрогидравлические, электропневматические и т. п. Однако этой классификацией в настоящее время пользуются крайне редко.

Как известно, всякая система автоматического регулирования состоит из объекта регулирования и регулятора, в который входит чувствительный элемент. Системы регулирования, где чувствительный элемент воздействует непосредственно на регулирующий орган, называют системами прямого регулирования, а регуляторы — регуляторами прямого действия.

В регуляторах прямого действия энергия, необходимая для изменения положения регулирующего органа, поступает от чувствительного элемента. Если последний не в состоянии развить мощность, требуемую для нормальной работы регулирующего органа, то система регулирования не может функционировать. Кроме того, системы прямого регулирования имеют низкую точность и поэтому применяются редко.

В системах непрямого регулирования после чувствительного элемента устанавливаются усилители мощности и серводвигатели, воздействующие на регулирующие органы. В этом случае повышается точность и качество процессов регулирования.

В заключение отметим, что в зависимости от числа регулируемых величин системы автоматического регулирования подразделяют на одномерные (одна регулируемая величина), двухмерные (две регулируемые величины) и многомерные (при регулируемых величинах). Многомерные системы регулирования могут быть системами несвязанного и связанного регулирования. В системе несвязанного регулирования регуляторы, управляющие различными переменными, не связаны один с другим и работают независимо. В системе связанного регулирования регуляторы связаны между собой, и для нормальной работы требуется их вполне определенное взаимодействие. Систему связанного регулирования называют автономной, если существуют такие связи между регуляторами, когда изменение одной из регулируемых величин не вызывает изменения остальных.

Перейдем к рассмотрению систем регулирования, пользуясь классификацией по виду сигналов, проходящих через устройства и объекты систем.

1
Оглавление
email@scask.ru