Попов Д.Н. - Динамика и регулирование гидропневмосистем (1067565), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Наиболее часто с этой целью используются механические и электромеханические устройства. Находят применение пневмогидравлические цепи управления, в которых сигналы управления формируются в пневматических устройствах, а затем усиливаются гидравлическими устройствами. Передача сигналов в цепях управления может осуществляться только от начала цепи (входа) к исполнительному устройству (выходу). Такие цепи управления называются разомкнутыми. Приведенная на рис.
В.! схема является примером системы с разомкнутой цепью управления. Здесь входом будет перемещение золотника, а выходом — перемещение штока гидроцилиндра. Вполне определенными в этой системе могут быть только крайние положения поршня. Различные промежуточные положения поршень занимает в зависимости от продолжительности открытия золотника, действующих на шток сил, утечек из гидроцилиндра и других факторов. В замкнутых цепях управления имеется обратная связь от выхода к входу.
На рис. В.7 дана схема гидросистемы с замкнутой цепью управления, в которой датчик обратной связи 1 преобразует перемещение штока поршня гидроцнлиндра в электрический сигнал. Этог сигнал в электронном или электромагнитном усилителе 2 сравнивается с входным сигналом и пропорционально выявленной разности сигналов (ошибке) электромагнитное устройство 3 смещает золотник от нейтрального положения. В результате поршень гидро- цилиндра перемещается до тех пор, пока ошибка не достигнет допустимого значения. В такой системе положение штока поршня гидро- цилиндра всегда с необходимой точностью задается сигналом управления. Гидро- и пневмосистемы с замкнутыми цепями управления широко применяются в качестве следящих приводов, а также служат основой для построения различных автоматических регуляторов.
1 1 1 1 ! 1 1 1 1 ! 1 Рис. В.7. Схема гидросистемы с замкнутой цепью управле- ния Все рассмотренные гидро- и пневмосистемы объединяет то, что в основе их действия лежат общие законы гидромеханики, и то, что они предназначаются для выполнения операций управления. Вследствие этого гидро- и пневмосистемы должны удовлетворять требованиям, которые предъявляются к современным системам автоматического управления.
Требуемые режимы обеспечиваются регулированием гидро- и пневмосистем описанными выше способами. Естественно, что проектирование какой-либо системы является сложной комплексной задачей, правильное решение которой зависит от многих факторов, в том числе и от знания свойств создаваемой системы. В курсе <Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем» ставится целью изучение поведения систем, элементы которых взаимодействуют с помощью жидкости или газа, в условиях, когда ве. личины, определяющие состояние системы, могут изменяться во времени с учетом действующих на элементы систем сил и других факторов, вызывающих эти изменения. В курсе освещаются также !3 способы регулирования гидро- и пневмосистем и излагаются методы расчета, применяемые при проектировании автоматических устройств и устройств управления, в связи с чем сначала приводятся основные сведения из теории автоматического регулирования.
Поведение гидро- и пневмосистем во многом определяется протекающими в них гидромеханическими и термодинамическими процессами, которые при работе систем могут быть установившимися н неустановившимися. Для математического анализа этих процессов целесообразно использовать общие методы теории автоматического регулирования. Во второй части книги рассмотрены вопросы динамики рабочих сред с применением методов теории автоматического регулирования.
Все известные схемы гидро- и пневмосистем управления невозможно отразить в одном курсе, и в этом нет необходимости, так как задача курса состоит в ознакомлении с принципами регулирования систем и в изложении основных методов их исследования и расчета. Поэтому во второй части книги рассмотрены только системы, наиболее характерные для каждого изучаемого вида гидро- и пневмосистем. Часть ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ п е Р В а я ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1 еь АВтОмАтическОе упРАВление и АВтОмАтическОе РЕГУЛИРОВАНИЕ Общей наукой об управлении является кибернетика. Акад. А.
Н. Колмогоров в предисловии к русскому изданию книги У. Росса Эшби «Введение в кибернетику» (1959 г.) так определяет направление этой науки: «Кибернетика занимается изучением систем любой природы, способных воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать ее для управления и регулирования». В зависимости от природы изучаемых систем кибернетика может быть разделена на техническую, биологическую, экономическую и др.
Предметом технической кибернетики является определение принципов управления машинами, аппаратами, станками, сбор и анализ информации о свойствах этих систем, а также условиях их использования, синтез алгоритмов управления и создание управляющих устройств, реализующих требуемые алгоритмы [71!. Осуществление процессов управления без непосредственного участия человека составляет задачу автоматического управления. Эта задача решается методами и средствами, которые изучаются и разрабатываются в прикладной дисциплине — автоматике.
Возникновение и развитие автоматики неразрывно связаны с обгцим прогрессом в науке и в технике. Роль автоматики непрерывно растет во всех отраслях народного хозяйства СССР (в промышленности, и энергетике, на транспорте, в сельском хозяйстве и др.), что объясняется рядом причин, из которых можно выделить следующие: 1) с развитием и совершенствованием методов управления различными процессами требуются скорости и усилия, значительно превышающие физические возможности человека; 2) при автоматическом управлении процессами значительно повышаются технико-экономические показатели производства из-за сокращения эксплуатационных расходов и повышения надежности протекания процессов по требуемым программам; 3) появление и развитие отраслей, в которых управление процессами становится недоступным для человека или вредным для его организма.
(химические производства, ядерная энергетика и т. п.). Внедрение автоматического управления связано с проведением широкого комплекса технических, организационных, экономических, культурно-просветительных и других мероприятий, объеди. 15 няемых понятием автоматизация. Автоматизация ведет к коренному изменению характера труда, к сглаживанию граней между трудом физическим и умственным, к облегчению умственного труда благодаря применению вычислительных машин. Автоматизацию следует отличать от механизации, которая характеризуется заменой ручного труда машинным, но с участием человека в управлении машинами.
При этом возможно и достаточно широко используется полуавтоматическое управление, при котором часть операций выполняется человеком, а часть автоматическими устройствами. При автоматическом управлении решается комплекс задач: пуск машины, аппарата, станка, какой-либо технической системы в действие, зашита этих объектов от аварийных ситуаций, определение программ рабочих режимов, регулирование режимов и др. В решении указанных задач важную роль играет автоматическое регулирование, которое заключается в обеспечении без вмешательства человека заданных значений одной или нескольких величин, определяющих режим работы машины, аппарата, станка, технической системы. Эти величины называются регулируемыми.
Таким образом, автоматическое регулирование является составной частью автоматического управления. Однако при полуавтоматическом управлении какими-либо процессами автоматическое регулирование может иметь и самостоятельное значение. Изучение принципов автоматического регулирования различных процессов, определение методов построения, исследования и расчета технических средств, обеспечивающих автоматическое регулирование процессов, является предметом теории автоматического регулирования (ТАР). На основе этой теории строится более общая дисциплина — теория автоматического управления (ТАУ). Методы ТАР, получившие в последние два десятилетия особенно значительное развитие, оказываются также эффективными при решении разнообразных научно-технических проблем, связанных с исследованиями и расчетами неустановившихся процессов, возникающих в машинах, аппаратах, станках и других устройствах.
В связи с интенсификацией режимов работы технических систем изучение этих процессов становится необходимым даже в тех случаях, когда не требуется автоматического регулирования, что указывает на полезность ТАР для специалистов, создающих и эксплуатирующих любые технические системы и устройства. э С2. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ Машина, аппарат, станок или какая-нибудь техническая система, в которых необходимо поддерживать либо изменять по заданному закону значения одной или нескольких регулируемых величин, называется регулируемым объектом. Комплекс устройств, посредством которых осуществляется автоматическое регулирование про.
16 пессов, называется автоматическим регулятором или, сокращенно, регулятором. Регулируемый объект и регулятор образуют систему автоматического регулирования (САР). Для обеспечения единообразия в определении взаимной связи отдельных элементов в различных по принципу действия и конструктивному исполнению системах автоматического регулирования применяют функциональные схемы (блок-схемы).
В таких схемах элементы системы изображаются в виде прямоугольников с записью в поле прямоугольника обозначения, сокращенно указывающего назначение элемента. Связи между элементами показываются стрелками. Если не рассматривать составные части регулятора и регулируемого объекта, то получается укрупненная функциональная схема (рис. 1.1). Она является достаточно общей для целого ряда систем автоматического регулирования, в которых обеспечивается заданное значение одной регулируе- Рис.
1.1. Функниональная схема системы автоматического регулирования мой величины х (1). Эта величина сравнивается с заданным значениемд (7) и выявляется ошибка (рассогласование) в (7) = а (7) — х (1). (1.1) В соответствии с выявленной ошибкой регулятор Р оказывает регулирующее воздействие г (7) на регулируемый объект РО, направленное на уменьшение ошибки до допустимых значений. Ошибки в системах автоматического регулирования возникают вследствие возмущающих воздействий (возмущений) ) (1) на регулируемый объект или из-за изменения задающего воздействия д (7). Приведенная на рис. 1.1 функциональная схема показывает, что в системе-автоматического регулирования происходит передача сигналов по замкнутому контуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
