Тема 1.2 Классификация систем АУ (Раздаточные материалы)

Тема 1.2. Классификация систем АУ

Возможные виды классификации Возможны следующие принципы классификации систем АУ:

1. По функциональному назначению.

1. Система контроля и сигнализации.

2. Защита и блокировка.

3. Автоматическое управление (функционирование без участия человека).

1. По виду носителя энергии.

2. По времени получения информации:

а) непрерывные;

б) дискретные.

4. По степени использования информации (рис. 1.2-1).

Классификация САР по степени использования информации

В данном случае информация, используемая в САР, делится на два вида.

1. Начальная - та, которая используется при разработке САР (тех. задание).

2. Рабочая - которая используется при работе САР, т.е. в процессе регулирования
   (в частности, при реализации обратной связи).

1. Обыкновенный САР

1. Обыкновенные разомкнутые САР

1.1. С программным управлением

ВВ - возмущающие воздействия;

ОР - объект регулирования;

РУ - регулирующее устройство.

Регулирующее устройство имеет автоматическое программное устройство, задающее режим работы объекта регулирования.

Система функционирует только на базе начальной информации.

Исходя из этого, необходимо при разработке такой САР заложить в используемую начальную информацию зависимость У от изменения возможных ВВ (внутренних и внешних), только в этом случае система будет эффективна.

1.2. Система с компенсацией ВВ

В составе РУ имеется измерительное устройство, которое может давать информацию о величине внешних возмущающих воздействий (ВВ), действующих на объект регулирования (ОР), с последующей компенсацией этих ВВ через командное воздействие (X). Таким образом, в этой системе используется наряду с начальной информацией и рабочая информация. Т.е. система реагирует на изменение внешних условий, т.е. на появление внешних возмущающих воздействий, причем эта реакция происходит достаточно быстро (ВВ действует одновременно и на РУ и на ОР). Это свойство является положительным качеством такой САР.

Основным недостатком такой САР является необходимость создания для каждого из ВВ (в случае действия на ОР множества ВВ) своей системы компенсации или, иными словами, своей САУ. Поэтому рационально создавать подобные САР компенсирующие одно-два ВВ, особенно сильно влияющих на ОР.

Отличительной чертой обыкновенных разомкнутых систем является отсутствие обратной связи между регулируемым параметром "У" и регулирующим устройством.

2. Обыкновенные замкнутые системы

Любое из ВВ приводит к изменению параметра "У".

Это свойство функционирования ОР дало возможность создать САР, в которой рабочей информацией является изменение параметра "У" или его отклонение от своего заданного значения У* (знак "*" является обозначением расчетного или номинального значения параметра).

Для осуществления такой САР текущее значение параметра "У" подается на РУ (см. схему), где оно сравнивается с заданным значением У* .

В этом случае в САР параметр "У" ОР оказывается замкнутым с параметром "X" через РУ.

Таким образом, основной чертой замкнутых САР является наличие хотя бы одного замкнутого контура прохождения сигнала между "У" и "X". В этом случае изменение регулируемого параметра "У" приводит к появлению командного воздействия "X". Знак параметра х должен быть таким, чтобы возникшее отклонение параметра ΔУ , равное ΔУ = У - У* , уменьшилось, т.е. АУ  0 . Такая связь между параметрами X и У в САР называется отрицательной обратной связью.

В таких САР влияние ВВ на У будет компенсироваться медленнее, чем в разомкнутых системах с компенсацией ВВ, но несмотря на это замкнутые САР нашли более широкое распространение.

В зависимости от характера сигнала У* различают три основных режима работы таких САР: режим стабилизации, программного регулирования и слежения. Соответственно этому принято подразделять замкнутые САР на следующие виды.

2.1. Стабилизирующие замкнутые САУ

У* = const , по количественному уровню в продолжении всего времени работы САУ.

2.2. Замкнутые САУ программного регулирования
У*= var , согласно заданной программе.

При изменении параметра х под действием командного воздействия возможно возникновение внутренних случайных возмущений, поэтому количество рабочей информации необходимо для функционирования такой САУ возрастает.

2.3. Следящие замкнутые САУ

Во многих случаях выработать заранее определенную программу работы ОР невозможно и режимы работы приходится выбирать исходя из сложившейся ситуации в целом. В этих случаях САУ должна обеспечивать изменение "У" в некоторых пределах по любому задаваемому каким-либо командным устройством законом. Это значит, что величина У должна следить за величиной У* и с достаточной точностью повторять все ее изменения.

Таким образом, количество рабочей информации возрастает, т.к. необходимо иметь данные не только об изменении "У", но и об изменении "У*".

II. Самонастраивающиеся САУ

Самонастраивающимися САУ называются системы, которые в той или иной степени могут приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям и учитывать поведение объекта регулирования в этих условиях.

Процесс управления в таких системах должен сочетаться с периодической проверкой объекта регулирования при воздействии на него внешних возмущений. Такие периодические проверки увеличивают количество рабочей информации, что и восполняет недостаток начальной информации.

В качестве примера: система одновременного опорожнения баков СОБ.

Назначение системы СОБ - обеспечить максимальную выработку компонентов из баков с целью обеспечения минимального веса ракеты к моменту выключения ДУ. Это достигается следующим образом. Первоначально задается значение к_т , при котором начинает работать ДУ. В процессе работы количество израсходованного и, соответственно, оставшегося на борту топлива контролируется измерением уровня компонентов в баках. С этой целью используются датчики уровня, установленные в баках.

В составе СОБ имеется счетно-анализирующее устройство, которое периодически проверяет количество топлива в баках и задает такой темп расхода (новое значение к_т ), чтобы к моменту выключения двигателя оба бака были опорожнены максимально одновременно.

В дальнейшем работа системы СОБ будет разработана подробно.

III. Игровые системы

Игровые системы являются наиболее сложными системами. К ним относятся системы обеспечивающие управление целыми предприятиями или целыми отраслями промышленности. Как, например, САУ, выполняющие функции игрока в шахматы или в шашки.

В перспективе предполагается использовать системы, подобные игровым, в САУ ДУ. Это дало бы возможность резко увеличить надежность ДУ, т.е. при появлении вероятности выхода ДУ из строя (или какого-либо элемента ДУ) система управления приняла бы меры к предотвращению этого события.

В настоящее время самое большее, что может предпринять САУ ДУ - это отключить вышедшую из строя камеру (в случае многокамерной ДУ) и компенсировать недобор тяги форсированием других камер по тяге.

Рис. 1.2.-1

Классификация САУ по объему использованной начальной и рабочей информации