Бесекерский, страница 3

цоллсрживающий определенный курс и высоту полста салголста без помощи летчика; д) следящая система, ца выходе которой с определенной точностью воспроизводится произвольное во времени измсисиие какой-нибудь величины, иолаипой ца вход; е) система самонаведения снаряда иа цсль и пр. Всс эти и им подобные автоматичсские системы люжцо разделить иа два больших класса: 1) автоматы, вьшолияюшие оирслслсииого рода одиоразовыс или миогоразовыс оцсрации; сюда относятся, иаиримср, автомат включения освещения, билетный автомаг и т.

и.; 2) автоматические системы, которые в течение длительного времени нужным образом изменяют (или поддсржива1от пеизмеииыми) какие-либо физические величины (координаты лвижугцегося объекта, скорость лвигксция, злект- 10 Общие сведения о системах автоматического управления рическое папряжсиис, частоту, температуру, давление, громкость звука и пр.) атом или ином управля< мом процессе. Сюда относятся автоматические регуляторы, слслщпис системы, автопилоты, системы сам<я<авспе<шя и т.п.

В лаппой кингс будут рассматриваться только автоматические системы второго клас< а. Этп послслипс лелятся в оно<о очередь па незамкнутые и замкпутыс автоматические системы. Общая схема незамкнутой системы в двух вариантах прслставлепа ца рис. 1.1, а и 6. Это — простейшие схемы управления: полуавтоматические, когда источником возлействия является человек, п автоматические. если исто пшком возлсйствпя являстся изменение каких-либо внешних условий, в которых работает лаппая система (теьи<ература или давление окружа<оп<сй срсльг, электрический ток, освещенность, изменение частоты и т.

и.). Схема, показанная па рис. 1.1, 6, отличается от схемы па рис, 1.1, а тем, что кроме органов управления име<отся е<пс коптрольпыс приборы, которые лают возможность наблюдать за протеканием пропесса в управляемом объекте. Характсрпым лля незамкнутой системы является то, что процесс работы системы не зависит непосредственно от результата сс воздействия иа управляемый объект, т. е. в пей отсутствует обратная связь.

Гстсствснпым дальнейшим усовершенствованием автоматичсской системы является замыл<апис ее выхола со входом таким образом, чтобы контрольные приборы, измерив некоторые величины, характеризующие определенный процесс в управляемом объекте. сами служили бы одновременно и источником воздействия па систем), причем всличипа этого воздействия зависела бы от того, насколько отличаются измерсш<ыс величины па управляемом объекте от требуемых значений Таким ооразом, в<ипикает замкнутая автоматическая система В наиболее компактной форме она представлена па рис, 1.2. Характерной особенностью этой системы является иаличце обратной связи, благоларя которой информация о гостояпгщ управляемого объекта передастся в управляющее устройство.

Очсвилно, что в замкнутой автоматической системе имеется полная взаимозависимость работы вссх звеньев друг от друга. Протекание всех процессов в замг<г<утой системе коренным образом отличается от процессов в незамкнутой системс, Заме кпутая система совершенно по другому реагирует па внсшиис возь<уп<акищпе воздействия.

Различные цсиныс свойства замкнутых автомати гескпх систем делают их Глава 1. Виды систем автоматического управления 11 незаменимыми во многих случаях, когда требуется точность и быстродействие управленияя. Ввслем обетную терм инолопно для автоматических систем, изобразив общую схему в внле рис.

1.3. Агрегат 7, в котором происходит подлежащий управлению ~ронесс, называется управляемым обьекгпом. Для краткости будем говорить просто обьвкт. Примерами объектов могут служить самолет, ракета, ялсрный реактор, холодильник и лр. Величина у(г), которой необходимо в атом объекте управлять, т,с. поддерживать постоянпой или изменять по некоторой программе, называется управляемой величиной. Это мо~ ут быть углы тан гаже, крена и рыскания летательных аппаратов, температура в реакторе или холодильнике, скорость вращения двигателя и т.

л, Всличннай(г), значения которой должнз лоадерживать или воспроизводить управляемая величина, называется задающим воздейсгпвивм, Разность между заданным и фактическим значениями управляемой величины называется рассогласованием, или ошибкой системы. Возлсйствнет(г), вызгавающее нежелательной изменение управляемой величины, называется возмущающим воздействием, или возмущением (порывы ветра, изменение температуры окружающей срелы и др.). Устройство, нрслназначеннос для выполнения задачи управления, называется управляющим устройством, На рис. 1.3 оно разбито на ряд звеньев.

Измерительное устройство 8 измеряет фактическое значение управляемой'величины. Результатом измерения является величина г(г), Задающее устройство 1 преобразует задающее воздсйств ив я(г) в величину л(г) той жс физической природы, что и г(г). Сравниваю- 12 Общие сведения о системах автоматического )правления пЕссустройство, или чувствительныйэлсмепт2пронзводитвычптапиех(е) = й(е) — з(е) и тем самым выявляет рассогласование, или опгибку системы. Лалее ставятся усилительноо-преобразовательное 4 и исполнительное 5 устройства. В некоторых случаях вводится лополпительнос измерительное устройство 3, а иногда и звено 6, через которое осуществляется местная обратная связь.

Управляющее устройство в соответствии с заложсп ным в пего плгорияьиом упрпелеиия форм пруст упривееягоеееее воздействие и(е), направленное на ликвидацию рассогласования х(е), независимо от причины, вызвавшей это рассогласование, Нанболес распространенными задачами, которые решают системы автоматического управления, являются стабилизация, выполнение залаппой программы и слежение. Системы, поддсржпваипцис постоянное значение управляемой величины при изменяющихся возмущающих воздействиях называются стабилизируеощими сисвеемими (стабилизация температуры, давления, напряжения, углового положения летательного аппарата и т. п.).

Управляющее устройство таких систем пногла называют регулятором, а сами системы — системами автоматического регулирования. Системы, изменяющие управляемую величину по заранее заданной программе, называются программными системами. Такая задача возникает, например, прп выводе ракеты на заданную траекторию, нри развороте зеркала телескопа с целью компенсапип вращения Земли и в других случаях. Системы, управляемая величина которых воспроизводит произвольно изменяющееся задающее воздействие, называются следящими вмсте.чачи, Так, антенна радиолокатора должна слепить за маневрирующей целью, фреза копировальпо-фрезерного станка должна воспроизводить движение Шуца по копиру и т. д.

В перечисленных выше системах требуемое значение управляемой величины оставалось постоянным, либо изменялось по опрслелсппой программе, либо залавалось пзвпе. Олнако в ряде случаев сама система в пропсссе управления должна производить поиск такого требуемого значения, которос пеобхолпмо в данный момент времени выдерживать, чтобы режим работы управляемого объекта был цаивыпцпейшим. Такпс системы автоматического управления называются эксяеремальяыми.

Схема экстремальной системы отличается от изображенпой на рис. 1.3 тем, что змее сто задающего устройства ставится устройство автоматического поиска, которое произволит анализ какой-либо характеристики объекта и подает в управляющее устройство такое требуемое значение управляемой величины Ь(е), при котором ланная характеристика приобретает вкстремальпос (максилеальное или минимальное) зпачепис, Очевидно, что построение экстремальной системы имеет смысл липп при изменяющихся возмущающих воздействиях.

Экстремальное управление может применяться, например, для поллержапия наиболее экономичной скорости полета самолета, соответствующей минимальному секуплному расходу топлива при изеяеняюпеихся высоте полета, массе самолста, скорости и направлении ветра и т. д, При атом будет постигнута и максимальная дальность полета прп залапном запасе топлива. Управляющее устройство системы создастся применительна к каждому конкретному управляемому объекту Голи свойства объекта и возмугцающие воздействия хорошо известны, то можно заранес уверенно выбирать такие структуру н параеиет- Глава 1.

Виды систем автоматического управления 13 ры управляющего устройства, при которых обеспечивается надлежащее качество процессов в проектируемой автоматической системс. Если же свойства самого объекта известны недостаточно достоверно и если к тому же оии могут в процессе работы в некоторых пределах случайиым образом меняться, то и параметры управляющего устройства можно подобрать лишь ориентировочно. В этом случае при отклонении параметров объекта от расчетных будет происходить ухудшение качества процессов в системс. В тех случаях, когда закон изменения параметров объекта во времени заранее хорошо известен, можно рассчитать, как и когда нужно менять параметры уиравлякицего устройства, чтобы качество работы автоматической системы в целом оставалось неизменно хорошим.