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 РЕГУЛТРОВАНИЯ1. 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 РЕГУЛИРОВАНИЯСистемы 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 Перейдем к рассмотрению систем регулирования, пользуясь классификацией по виду сигналов, проходящих через устройства и объекты систем.
|
1 |
Оглавление
|