Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования (1972) (1151987), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Устройство, производящее это вычитание, будем называть датчиком рассогласования. Величина рассогласования х и воздействует на промежуточные устройства, а через нихв на управляемый объект. Система работает так, уМ, й) чтобы все время сводить к нулю рассогласоя';~у вание х. Упрощенную схему следящей системы можно изобразить в виде рис. 1.6, где Ь = у и г = у (единичная обратная связь). Рве. 1.6. Источником воздействия на задающее устройство может быть либо человек, либо специальное устройство, либо изменение внешних условий, в которых работает система.
Для систем автоматического регулирования введем следующую терминологию (рис. 1.5). Агрегат 7, в котором происходит процесс, подлежащий регулированию, называется регулируемым объектом. Для краткости будем говорить просто объект. Величина у, которую необходимо в этом агрегате регулировать. т. е.
поддерживать постоянной или изменять по заданной программе, называется регулируемой величиной. Автоматически действующее устройство, предназначенное для выполнения задачи регулирования, называется автоматическим регулятором (впоследствии для краткости будем говорить просто регулятор). На рис. 1.5 он разбит на ряд звеньев. Автоматический регулятор включает в себя иамерительное устройство 8, т. е. чувствительный элемент, реагирующий на отклонение регулируемой величины у. Далее ставится усилительно-преобразовательное и исполнительное устройства (звенья 4, б, д на рис.
1.5, см. также рис. 1.2). Они служат для формирования регулирующего воздействия и (е) на объект, для возможно более точного выполнения задачи регулирования при реально имеющемся возмущающем воздействии / (1). 4 1.11 ПОНЯТИЕ О ЭАМКНУТЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Автоматический регулятор вместе с регулируемым объектом называется системой автоматического регулирования. Системы автоматического регулирования, поддерживающие постоянное (в частности, нулевое) эначеиие регулируемой величины, называют также системами стабилизации.
Часто этот термин применяется для систем автоматического регулирования и управления, включающих в себя гироскопические устройства (гиростабилизация), но и во многих других случаях говорят также о стабилизации скорости, напряжения и т. и. при помощи автоматических регуляторов.
Система автоматического регулирования, изменяющая значения регулируемой величины по заранее заданной программе, называется системой программного регулирования, Регулятор, в котором имеется усилительно-преобразовательное устройство. питаемое извне от добавочного источника энергии (рис. 1.5),называется регулятором непрямого действия. В простейших регуляторах, как увидим ниже, усилительно-преобразовательного устройства и привода может и не быть вовсе, т. е. измерительное устройство может непосредственно (без дополнительного источника энергии) воздействовать на регулирующий орган (рис.
1.7). Такой регулятор наэывается регулятором прямого Ееегеттеаьтл1гаг ,ющлгиаЭе действия. Питание регулятора Г ) прямого действия энергией идет не извне, а целиком за счет энергии самого регулируемого объекта, подаваемой через измеритель- ееет ное устройство. Но существуют, наоборот, и Зйаяболее сложные регуляторы. Так, ч™ 1 оеее ~о' кроме одиночных систем регули- 1 -1 рования, о которых здесь идет речь, состоящих из одного регу- Рис.
1.7. лируемого объекта и одного регулятора, существуют так называемые связанные или многомерные систецы регулирования. Многомерными системами регулирования называются такие, и которых имеется несколько регулируемых величин или в единый автоматически работающий комплекс связаны несколько регуляторов на одном Объекте нли несколько регуляторов и несколько объектов с перекрестными связями между ними. Те же общие принципы используются в рваного рода системах автоматического управления. Управление — более общий термин, чем регулирование, стабилиэация, слежение, ориентация, наведение. Система автоматического управления может решать любую иэ этих эадач, но может решать также и совокупность такого рода аадач и иметь различные дополнительные функции.
Обратимся, например, к системе автоматического управления полетом самолета (система самолет — автопилот). Автопилот имеет три канала управления. "управление движением в вертикальной плоскости (по тангажу), управление движением в горизонтальной плоскости (по курсу) и управлеиие поворотом вокруг собственной оси (по крену). Для примера на рис. 1.8 изображен один канал автопилота — курсовой. Здесь корпус самолета 1 является обьектом управления, гироскоп 2 с потенциометрической схемой служит измерительным устройством.
Далее идут усилитель 2, приводной дан~атель 4 с редуктором б (рулевая машинка) и, в качестве регулирующего Органа, руль 6. Гироскоп сохраняет неиэменное направление в пространстве. Поэтому при отклонении самолета на угол ф от заданного курса движок, связанный 14 [гл. 1 Виды систем Автомлтического РеГулиРОВАния с гироскопом, смещается с нулевой точки.
В результате на усилитель подается напряжение, пропорциональное углу отклонения ф. Оно приводит в движение исполнительное устройство 3 — б. При этом вследствие отклонения руля на угол б самолет возвратится в требуемое полол1ение (позднее будет показано, что одного сигнала гироскопа для управления самолетом недостаточно). Аналогично устроены и два других канала автопилота.
Очевидно, что если с помощью автопилота надо поддерживать неизменный курс или надо разворачивать самолет по заданной программе, то данная система управления будет работать по общей схеме системы автоматического регулирования — либо в режиме стабилизации постоянной величины, либо в режиме программного регулирования. Если же самолет надо наводить на какую-либо цель, причем заданное направление (рис. 1.8) вместо гироскопа (или в дополнение к нему) определяется каким-нибудь визирующим цель устройством (оптическим или радиолокационным), то данная система управления будет р»- ,лггггум и ,у ботать как следящая система. АИД~аСГАГЛИ Аналогично обстоит дело и по каналу тангажа. В канале крена обычно имеет место автоматическая стабилизация нулевого угла крена. При атом каждый из трех каналов управления действуРис И8 ет на свой руль (руль направления, руль высоты, элероны), т.
е. имеется три отдельных регулятора на одном объекте. Однако между ними часто вводятся еще перекрестные связи. Например, для улучшения поворота самолета по курсу полезно самолет несколько накренить. Поэтому полезно сигнал отклонения курса подавать не только на руль направления, но также и в канал крена (так называемый координированный разворот).
Кроме того. данная система автоматического управления полетом самолета может выполнять и некоторые другие функции, связанные со стабилизацией скорости и линии пути и с анализом обстановки на местности и в воздухе на основе обработки информации от разных измерителей на борту, от команд с земли и т. п. Большое значение в технике управления имеют системы комбинированного действия с регулированием по возмущению (пунктирные линии на рис.
1.5). Все большую роль начинают играть адаптивные системы, т. е. самонастраивающиеся, самооптимизнрующиеся и самоорганизующиеся системы, а также системы с переменной структурой, о которых будет идти речь во второй главе книги. Для систем автоматического регулирования и для следящих систем (равно как и для всех замкнутых автоматических систем вообще) существуют практически единые методы динамических расчетов. Большое различие в теорию систем вносят не только функциональные признаки, но и характер внутренних процессов: непрерывный — дискретный (импульсный), линейный — нелинейный и т. п.
Этил1 объясняется и деление данной книги на соответствующие крупные разделы. клАссиФикАция АвтомАтических систкм 15 9 1.2. Классификация автоматических систем по характеру внутренних динамических процессов Каждая автоматическая система состоит из целого ряда блоков или звеньев, различно соединенных между собой (см.
рис. 1.3 — 1.5). Каждое отдельно взятое звено имеет вход и выход (рис. 1.9, а) в соответствии со стрелками на рис. 1.3 — 1.5, обозначающими воздействие или передачу информации с одного звена на другое. В общем случае звено может иметь несколько входов и выходов, но сейчас это несущественно. Входная величина х1 и г) выходная хг могут иметь любую физическую природу (ток, напряжение, дсвд ВвхсВ перемещение, температура, освещен- х, х, г"Веге й ность и т. п.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
