Попов Д.Н. - Динамика и регулирование гидропневмосистем (1067565), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В последнем случае два регулирующих воздействия г, и г«алгебраически суммируются. Эта операция имеет условное обозначение,'показанное на рис. 1.4 в виде кружка со знаком «+» или « — ». Сложные системы автоматического регулирования и управления в зависимости от числа величин, определяющих вектор регулируе-, мой величины, могут рассматриваться как одномерные и многомерные.
С развитием и совершенствованием систем автоматического регулирования н управления определился еще один признак классификации, по,которому системы разделяются иа неприспосабливающиеся и приспосабливающиеся (адаптивные). К первому из этих двух больших классов относятся системы автоматического регули- 22 рования и управления, свойства которых в процессе эксплуатации не претерпевают контролируемых изменений. Второй класс систем характеризуется тем, что в них в зависимости от внешних условий происходят контролируемые изменения свойств регулятора или управляющей системы.
Этой особенностью объясняется и название таких систем, аналогичное соответствующему понятию в биологии х1 ОЛ лпО Рис. 1.3. Функциональная схема двух- Рис. 1.4. Функциональная схема двукконтурной несвязанной системы авто- контурной связанной системы автома- матнческого регулирования тического регулирования и означающее приспособление растения или животного к изменившимся внешним условиям.
Приспосабливающиеся или адаптивные системы, в свою очередь, делятся на самонастраивающиеся, самоорганизующиеся и самообучающиеся, в которых по различным показателям осуществляется или корректирование характеристик регулятора (управляющей части), или изменение его структуры [71). а 1.4. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕГУЛЯТОРОВ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ Регуляторы и управляющие системы состоят из отдельных, связанных между собой элементов, каждый из которых осуществляет преобразование воздействий, полученных от предыдущего элемента, и передает преобразованные сигналы дальше по контуру системы автоматического регулирования или управления. Величина, харак. теризующая воздействие на элемент, называется входной (входной сигнал, вход), а величина, определяющая сигнал после элемента, выходной (выходной сигнал, выход).
Обычно рассматриваются элементы направленного действия, т. е, пропускающие сигналы в одном направлении от входа к выходу. По принципу действия и конструктивному исполнению элементы Регуляторов и управляющих систем очень разнообразны и могут быть выполнены в виде электрических, электронных, механических, гидравлических и пневматических устройств. Однако по своему назначению различные по конструкции и принципу действия устРойства могут быть отнесены к одному типу, поэтому число типовых элементов получается небольшим. В системах автоматического регулирования и управления применяются: 1) чувствительные элементы; 2) элементы сравнения; 3) усилители; 4) исполнительные элементы; 5) корректирующие элементы.
Чувствительными элементами называются устройства, измеряющие отклонение регулируемой величины от заданного значения либо реагирующие на возмущающее воздействие, приложенное к регулируемому объекту, и преобразующие результаты таких измерений в сигналы управления, Чувствительные элементы обычно отличаются от измерительных приборов меньшим диапазоном измерения величин и большей мощностью выходных сигналов.
В чувствительном элементе часто объединяются датчик, реагирующий на изменение контролируемой величины, и задающее устройство, с помощью которого измеренные значения сравниваются с заданными. К элементам сравнения относятся все устройства, осуществляющие вычитание одной величины из другой. В следящих системах элементы сравнения могут заменять чувствительные элементы. Усилителями называются устройства, которые за счет использования энергии постороннего источника усиливают по мощности сигналы управления, поступающие от чувствительного элемента или элемента сравнения к исполнительному элементу.
Исполнительные элементы являются устройствами, воспринимающими сигналы управления и непосредственно или через вспомогательные устройства воздействующими на регулирующие органы регулируемых (управляемых) объектов. Корректирующие элементы являются дополнительными устройствами, вводимыми в регулятор или в управляющую систему с целью придания им тех свойств, которые необходимы для обеспечения требуемых режимов регулирования.
Глава П УРАВНЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ $2Д. УРАВНЕНИЯ СТАТИКИ. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ При расчете и исследовании любой системы автоматического регулирования прежде всего необходимо найти зависимости регулируемых величин от задающего и возмущающего воздействий. Физическая природа величин, определяющих состояние отдельных элементов и всей системы автоматического регулирования, может быть самой различной. Если эти величины рассматривать как обобщенные координаты, то изменение состояния элементов и системы автоматического регулирования во времени уместно назвать движением. Тогда установившиеся состояния элементов и системы автоматического регулирования, при которых обобщенные координаты остаются неизменными во времени, можно отнести к равновесным. Соответственно этому раздел теории автоматического регулирования, посвященный изучению равновесных состояний элементов и систем, можно назвать статикой.
Соотношения между обобщенными координатами при равновесных состояниях элементов и системы автоматического регулирования образуют в общем случае систему уравнений статики. Уравнениями статики определяются зависимости выходных величин от входных величин у отдельных элементов, а также зависимости регулируемых величин от задающего и возмущающего воздействий для всей системы автоматического регулирования. При этом регулируемая величина может считаться выходной, если задаюгдее или возмущающее воздействие принять за входную величину. Обозначив входную величину при равновесном состоянии элемента или системы через х,„,, а выходную через х„ы„,, определим все возможные равновесные состояния для рассматриваемых устройств функцией хвых.
в = Рв (хвх. в) ° (2.1) График функции (2.1) называется статической характеристикой элемента или системы автоматического регулирования соответственно тому, какие величины являются входными и выходными. Статические характеристики элементов и систем можно найти как Расчетным путем по уравнениям статики, так и по результатам экспериментов. Расчетные и экспериментальные статические характеристики могут быть линейными и нелинейными. Экспериментальные статические характеристики элементов и систем обычно близки к линейным только в ограниченных пределах значений входных и выходных величин, что объясняется влиянием факторов, которые благодаря сделанным при расчетах предположениям не учитываются. Достаточно часто встречаются и такие случаи, когда влияние факторов, нарушающих линейность статических характеристик, становится настолько существенным, что их приходится учитывать при расчете.
На рис. 2.1 дана статическая характеристика, слабо отличающаяся от линейной в пределах значений гх„е), и гх,„„е),. При значениях 1 Хвх, О)х 'С- Хвх. О ( ~лвх, 01« эта характеристика может быть заменена прямой Хвых, О =- Г(лв х. О. (2.2) Коэффициент 1( называется коэффициентом передачи или коэффициентом преобразования. Определяется этот коэффициент прира- х ва. Рис. 2Л. Статическая характеристика, линейная при ограниченных значениях входной и выходной величин Рис.
2.2. Нелинейная однозначная статическая характеристика 26 щением выходной величины, приходящимся на единицу значения входной величины при равновесном состоянии элемента или системы автоматического регулирования. На значение коэффициента К влияет выбор единиц измерения входной и выходной величин. Если эти величины представлены в безразмерном виде или измеряются в одинаковых единицах, то коэффициент К будет безразмерной величиной. В таком случае коэффициент передачи часто называют коэффициентом усиления, хотя, строго говоря, этот термин следовало бы применять только при определении характеристик усилителей. Однако системы автоматического регулирования в своем составе имеют по крайней мере один элемент в виде регулируемого объекта, действующего по принципу усилителя.
Поэтому применение понятия «коэффнцнент усиления» к коэффициентам передачи систем автоматического регулирования при использовании безраз. мерных входных и выходных величин является' допустимым. Эа пределами значений входной величины ко, „прн которых приведенная на рис. 2.1 статическая характеристика может считаться линейной, зна:ения выходнсй 'величины хч„„, остаются почти постоянными и не зависят от значений х„, Такого вида статические характеристики называются характеристиками с насыщением. Этот термин, заимствованный из электротехники и электроники, используется при определении вида статических характеристик любых устройств, в том числе гидравлических и пневматических.
Нелинейную статическую характеристику, изображенную на рис. 2.2, можно рассматривать как характеристику с переменным по входной величине коэффициентом передачи. Кроме статических Рис. 2.3. Неоднозначная яетлевая статическая характеристика Рис. 2иь Статическая характеристика неидеального реле хо= ко (га Уо). (2.3) 27 характеристик, у которых имеется однозначная зависимость между выходной и входной величинами, часто встречаются неоднозначные статические характеристики, обусловленные, например, явлениями магнитного гистерезиса в элементе (рис.
2,3) или особенностями конструкции элемента. У поляризованных электрических реле неоднозначность статической характеристики проявляется в различных значениях напряжений включения и выключения реле (рис. 2.4). Элементы и системы автоматического регулирования могут иметь статические характеристики и с другими видами нелинейностей; некоторые из них дополнительно будут обсуждаться в гл. чг11 и при изучении характеристик гидравлических и пневматических ° систем управления в части второй. В ряде случаев как линеиные илн близкие к ним, так и нелинейные статические характеристики связывают не две, а большее число величин.
Например, регулируемая величина х регулируемого нли Управляемого объекта является функцией регулирующего г и возмущающего Г" воздействий. Соответственно уравнение статики объекта имеет вид При построении статических характеристик согласно уравнению (2.3) одна из величин (г„или )е) принимается как постоянный параметр. Например, вращающий момент М гидравлической или паровой турбины или какого-либо другого двигателя зависит как м Я Рис 2.5, Моментная характеристика Рис. 2.6. Механическая характеристи- двигателя ка двигателя от угловой скорости вращения вала Й, так и от открытия й регулирующего органа (направляющего аппарата, открытия задвижки). Взаимная зависимость этих трех величин может быть представлена графически в виде моментной (рис. 2.5) или в виде механической характеристики турбины (двигателя), приведенной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
