Попов Д.Н. - Динамика и регулирование гидропневмосистем (1067565), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При этом реализуется основной принцип построения замкнутых систем автоматического регулирования, заключающийся в применении обратной связи, по которой информация об изменении регулируемой величины от регулируемого объекта передается регулятору. Эта обратная связь является отрицательной, так как для выявления ошибки согласно соотношению (1.1) текущее значение регулируемой величины должно сопоставляться с заданным значением. В более общем случае регулирующее воздействие формируется в зависимости от изменения регулируемой величины, от возмущающего и задающего воздействий. Зависимость, определяющая желаемое регулирующее воздействие, называется законом (алгоритмом) Регулирования. В качестве переменных в закон регулирования 17 могут входить регулируемая величина х и задающее воздействие д, возмущающее воздействие (, а также производные и интегралы по времени от этих величин: г=г (х, д, 1, „—..., д~..., —..., ~ хй..., ~ дг((.„, ~~й), (1.2) Достаточно широко применяются системы автоматического регулирования, в которых закон регулирования является функцией только ошибки по регулируемой величине.
В таких системах реализуется принцип регулирования по отклонению регулируемой величины. Следует заметить, что отклонение регулируемой величины и ошибка могут иметь разные значения. Однако, если в системе автоматического регулирования должно поддерживаться постоянное значение регулируемой величины, принимаемое за начало отсчета при ее измерении, то значение ошибки и отклонения будут совпадать. К первым системам автоматического регулирования по отклонению относятся системы, состоявшие из котла паровой машины и поплавкового регулятора уровня воды, предложенного И. И.
Ползуновым в 1765 г., а также паровая машина с регулятором скорости Д. Уатта (1784 г.). Поэтому принцип регулирования по отклонению называют также принципом Ползунова — Уатта. В 1829 г. Ж. В. Понселе предложил регулятор, действующий от изменения нагрузки на двигатель, а в 1845 г.
братья Сименсы изобрели регулятор, реагирующий на угловое ускорение вала двигателя. Такие сгособы формирования регулирующих воздействий в системах автоматического регулирования стали называться соответственно регулированием по возмущению (принцип Понселе) и по производной от регулируемой величины (принцип Сименсов). В дальнейшем было установлено, что регулирование по производной должно сочетаться с регулированием по отклонению, и практическое применение получили комбинированные системы автоматического регулирования. Регулирование по возмущению позволяет существенно снизить, а иногда и предотвратить изменение регулируемой величины, если регулятор, получив информацию о действующем на объект возмущении, может создать необходимое регулирующее воздействие.
Однако принцип регулирования по возмущению имеет и недостатки, связанные с тем, что регулирующие воздействия формируются только по отдельным видам возмущений, поэтому при возникновении каких-либо других возмущений объект не управляется регулятором. Кроме того, возникают трудности в измерении возмущающих воздействий и в определении закона (алгорнтма) регулирования. Из-за этих недостатков более целесообразными являются системы автоматического регулирования, в которых принцип регулирования по возмущению используется .в комбинации с другими принципами, например, регулирования по отклонению. Функциональная схема такой системы автоматического регулирования дана на рис.
1.2. из В связи с более широким кругом решаемых задач системы автоматического управления (САУ) получаются обычно более развитыми и сложными, чем системы автоматического регулирования (САР). В САУ может предусматриваться адаптация или самонастройка по внешним воздействиям, а также осуществляется автоматический выбор оптимальных режимов Системы автоматического управления разделяются на две основные части: управляемый объект и управляющую систему. При этом управляемым объектом может быть как машина, аппарат, станок, так и другая система управления. Применяются Рис. !.2. Функциональная схема системы автоматического регулирования ио возмущению разомкнутые и замкнутые системы автоматического управления.
В разомкнутых системах управляющее воздействие не сравнивается с текущим значением регулируемой или управляемой величины, определяющей состояние управляемого объекта. Закон управляющего воздействия выбирается здесь исходя из цели управления, свойств управляемого объекта и предполагаемого характера возмущающих воздействий. В замкнутых САУ так же, как и в системах автоматического регулирования, управляющее воздействие на управляемый объект формируется в результате сравнения текущего значения управляемой величины с заданным. Излагаемые ниже вопросы будут освещаться в основном в приложении к САР и к замкнутым САУ.
$ КЗ. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ Для классификации систем автоматического регулирования и управления известно достаточно много различных принципов (7,71). Здесь будут рассмотрены основные признаки и главным образом те из них, которые наиболее часто встречаются при изучении гидравлических и пневматических систем. В зависимости от закона задающего воздействия системы автоматического регулирования и управления разделяются на следующие три класса: 1) системы стабилизации (собственно системы автоматического Регулирования); в таких системах задающие воздействия определяются постоянными величинами, причем основной режим работы систем направлен на уменьшение или полззое устранение ошибок, вызываемых возмущающими воздействиями; 2) системы программного регулирования, в которых задающие воздействия определяются заранее извести чи функциями времени; 19 основной режим работы этих систем связан с изменением регулируемой (управляемой) величины по требуемой программе н устранением ошибок из-за возмущающих воздействий; 3) следящие системы; в таких системах закон задающего воздействия является неизвестной функцией времени и основной режим работы направлен на воспроизведение регулируемой (управляемой) величиной этого закона.
Необходимо заметить, что одна и та же система автоматического регулирования или управления при различных условиях ее использования может работать в каждом из указанных выше режимов, В этом случае следует условиться, по какому из задающих воздействий целесообразно проводить классификацию системы. Для примера можно привести систему автоматического управления полетом самолета. Управляющей системой является автопилот, управляемым объектом — самолет.
Автопилот осуществляет управление самолетом по трем каналам; по тангажу (в вертикальной плоскости), по курсу (в горизонтальной плоскости) и по крену (поворот вокруг оси самолета). При поддержании постоянного курса, тангажа или крена соответствующий канал автопилота и самолет работают в режиме системы стабилизации. Если производится изменение одной из координат, определяющих положение самолета в пространстве по заданной программе, то рассматриваемая система автоматического управления переходит в режим программного управления.
При наведении самолета на цель с помощью радиолокатора данная система будет находиться в режиме следящей системы. По характеру формирования и виду передаваемых сигналов системы автоматического регулирования и управления разделяются на: 1) непрерывные; 2) с гармонической модуляцией сигналов; 3) с импульсной модуляцией сигналов; 4) релейные; 5) релейно- импульсные или кодово-импульсные. В непрерывных системах автоматического регулирования и управления передаваемые по контуру сигналы являются непрерывными функциями времени (табл. 1.1, а).
Системы автоматического регулирования и управления с гармонической модуляцией сигналов содержат элементы, которые при непрерывном изменении задающего воздействия или регулируемой величины модулируют (изменяют) гармонический сигнал с несущей частотой, специально создаваемый в регуляторе или в управляющей системе. При этом изменяется один из параметров гармонического сигнала: амплитуда, частота или фаза. В соответствии с отклонениями какого-либо из этих параметров формируется регулирующее (управляющее) воздействие, которое обычно имеет вид непрерывного сигнала. Элементы, осуществляющие модуляцию, называются модуляторами, а элементы, преобразующие модулированйый сигнал в непрерывный, — демодуляторами. В зависимости от изменяемого параметра гармонического сигнала модуляция может быть амплитудной (АМ), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ). графики сигналов как функций времени для перечисленных видов „(одуляции даны в табл.
1.1, б, в и г. Системы автоматического регулирования или управления с импульсной модуляцией имеют элементы, которые формируют сигналы Таблица 1.! Виа сигнала тии системы а) Непрерывная б) С гармонической амплитудной модуляцией (АМ) в) С гармонической частотной модуляцией (ЧМ) г) С гармонической фазовой модуляцией (сРМ) д) С амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) е) С широтна-импульсной модуляцией (ШИМ) ж) С частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ) а) Релейная 21 в виде периодической последовательности импульсов. Такие элементы называются импульсными.
Один из параметров периодической последовательности импульсов после импульсного элемента зависит от взятых в отдельные (дискретные) моменты времени значений непрерывно меняющейся величины перед элементом. Этими параметрами являются высота (амплитуда) импульсов, длительность (ширина) импульсов и частота повторения импульсов. Соответственно определяются и виды модуляции: амплитудно-импульсная (АИМ), широтно-импульсная (ШИМ) и частотно-импульсная (ЧИМ). Графики сигналов при импульсной модуляции показаны в табл. 1.1, д, е и ж.
Из графиков видно, что в импульсных системах осуществляется квантование сигналов по времени. Репейные системы автоматического регулирования и управления отличаются от импульсных тем, что в них благодаря наличию специальных элементов (реле) производится квантование сигналов по уровню (табл. 1.1, з). В релейно-импульсных и кодово-импульсных системах автоматического регулирования и управления квантование сигналов выполняется по уровню и по времени. Импульсные, релейные и релейно-импульсные системы автоматического регулирования и управления относятся к общему классу дискретных систем, для которых характерным является квантование непрерывных сигналов специально предусмотренными элементами регулятора или управляющей системы.
Различающиеся по законам задающих воздействий, по характеру формирования и виду сигналов системы автоматического регулирования и управления могут быть объединены в два больших класса одноконтурных и многоконтурных систем. Первый класс характеризуется наличием в замкнутом контуре одного регулируемого (управляемого) объекта и одного регулятора (управляющей системы). Функциональная схема одноконтурной системы автоматического регулирования приведена на рис. 1.1. Многоконтурные системы автоматического регулирования и управления при одном регулируемом (управляемом) объекте имеют несколько регуляторов (управляющих систем), не связанных друг с другом (рис. 1.3) или связанных между собой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
