lec_16 (962892)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

68

ЛЕКЦИЯ 16.

4.2 Основые типы предварительно настраиваемых систем.

Все множество предварительно настраиваемых систем может быть разбито на два класса: разомкнутые системы, реализующие принцип управления по возмущению и замкнутые системы, реализующие принцип управления по отклонению регулируемой величины.

4.2.1 Разомкнутое управление.

Разомкнутое управление реализует процесс управления при отсутс­твии обратной связи; при этом задающие воздействия влияют на регулируемые характеристики объекта по разомкнутой цепи управления.

Структурная схема простой цепи управления с одним входным и одним выходным параметром приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1

Регулируемая часть установки есть объект управления S. Его выходной сигнал x есть управляемая величина; его входными сигналами являются управляющее воздействие u и неуправляемое возмущающее воздействие z. Для выполнения задачи управления необходимо наличие устройства управления St, которое на основании задающего воздействия (параметра)  через управляющее воздействие u влияет требуемым образом на регулируемую (управляемую) величину x. В этом заключается процесс управления без обратной связи. Устройство и объект управления обра­зуют разомкнутую цепь управления.

а) Примеры разомкнутого управления

В качестве примера рассмотрим систему управления тепловым режимом технологической печи. Ее схема (технологическая) приведена на рис 4.2.

Р ис. 4.2: – - пневматическая линия; – электрическая линия; – механическая линия

Здесь во взаимосвязи действуют две цепи разомкнутого управления: управление по программе и следящее управление.

Управление по программе обеспечивает требуемую временную зависимость расхода топлива . В соответствии с этой зависимостью с помощью программного датчика (например кулачкового механизма) регулируется задающее воздействие . Так как параметр цели – температура печи не используется в качестве обратной связи, то данная система, в которой задающее воздействие изменяется по временной программе, является разомкнутой системой программного управления.

Следящее управление осуществляется изменением расхода окислителя (воздушного потока) , который в определенной, но заранее указанной пропорции к должен поступать в печь. Задающим воздействием для этой цели является .

Наряду с рассмотренными видами управления существует еще один важный класс, в котором управляющая команда находится в зависимости от значений определенных параметров (чаще всего пространственных координат), а не времени. Примерами его являются процесс управления подачей режущего инструмента станка при использовании конечных выключателей, процесс управления лифтом и т.п.

б) Характерные свойства разомкнутого управления.

Задача управления может быть решена с помощью предварительно настраиваемых систем в случае, если выполняются три следующих условий:

1. Передаточные характеристики объекта регулирования известны и неизменны во времени:

2. Отсутствуют существенные возмущающие воздействия;

3. Если существенные возмущающие воздействия имеют место, то они замеряются и вводятся в систему управления.

Выполнение последнего, третьего условия, можно иллюстрировать технологической схемой ранее рассмотренной системы (рис. 4.2.) Здесь задающее воздействие для второй выходной величины формируется не от , а от , так как при наличии возмущающих воздействий на участке преобразования в с целью организации лучших условий для процесса смешения топлива и окислителя эти возмущения следует учесть. Это и реализовано в схеме системы.

Условия 1 и 2 хорошо выполняются в системах управления работы станками. Поэтому системы разомкнутого управления получили широкое распространение в станкостроении.

Необходимо указать также еще на одну область широкого использова­ния этих систем. Это блокировка или отключение машин и установок в опасных и аварийных ситуациях. Например, отключение ядерного реактора при увеличении потока нейтронов выше допустимого или при слишком интенсивном его нарастании.

4.2.2. Замкнутое управление

а) Принцип и определение

Для компенсации влияния не замеренных возмущающих воздействий, ко­торое не осуществляет разомкнутая схема управления, необходимо постоянно измерять регулируемый параметр, сравнивать его значение с заданным и в зависимости от полученной разности воздействовать на объект. Результаты этого регулирующего воздействия затем вновь контролируются и сравниваются с заданным, так что даже при наличии возмущающих воздействий обеспечивается выполнение задачи управления.

Объект регулирования и устройство управления образуют в этом случае замкнутый контур регулирования (рис. 4.3), так как выходной параметр х объекта регулирования S воздействуют на вход устройства R, выходной параметр которого u снова является входной величиной объекта S.

Рис. 4.3

В схема регулирования используются следующие понятия: регулируемый параметр x, объект регулирования S, устройство регулирования (регулятор) R, рассогласование между задающим воздействием и регулируемым параметром.

б) Примеры.

Пример 1. Регулятор давления.

Это устройство обеспечивает стабилизацию давления перед потребителем при изменении давления, питающего регулятор и расхода потребителя. Работа и структурная схема регулятора были рассмотрены на практических занятиях. В данном случае имеет место замкнутая цепь управления при задающем параметре (поджатии настроечной пружины), имеющем посто­янное значение. Вследствие жестко заданного задающего параметра такой вид регулирования называется автоматической стабилизацией.

Пример 2. Схема регулирования горения.

Рассматриваемая схема приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4.

Здесь сформулированное регулятором рассогласование между действительной температурой и жестко заданным ее значением является управляющим воздействием , изменяющим подачу топлива с помощью регулируемого вентиля. Так как в данном случае отклонение регулируемого параметра постоянно контролируется датчиком измерения температуры и отрабатываются регулятором, то имеется замкнутая система регулирования – система автоматической стабилизации.

Второй контур регулирования служит для регулирования расхода воздуха . В данном случае контур регулирования включает регулятор (формирующий управляющее воздействие в зависимости от рассогласова­ния между регулируемым параметром и изменяющимся задающим воздействием ), регулируемый клапан, объект регулирования (газ в трубопроводе) и чувствительный элемент. Задающее воздействие заранее неиз­вестно и формируется измерительным узлом (чувствительным элементом), контролирующим подачу топлива. Такое управление называется следящим регулированием.

Рассмотренные примеры иллюстрируют принцип формирования замкнутых систем. Однако эти системы. Являясь достаточно простым, не всегда обеспечивают нужное качество регулирования, а потому нуждаются в совершенствовании.

Рассмотрим принцип действия и примеры более сложных в отношении управления многоконтурных схем.

в) Замкнутые системы управления с одним параметром.

Схема управления приведенная на рис. 4.4 имеет недостаток, состо­ящий в том, что колебания в подаче топлива обнаруживаются только по изменения температуры. Поэтому процесс восстановления требуемого значения температуры занимает значительно время (здесь необходимо иметь ввиду инерционность печи).

Лучшая стабилизация температуры может быть достигнута при использовании каскадного (подчиненного) регулирования. Функциональная схема такого регулирования приведена на рис. 4.5.

Рис. 4.5.

В этой схеме поток топлива, т.е. расход его стабилизируется быстродействующим контуром регулирования с регулятором . Задающее воздействие для этого вспомогательного контура формируется контуром регулирования функции рассогласования между действительным и заданным значением температуры. Его регулятор R изменяет задание в функции рассогласования между действительным и заданным значением температуры. Структурная схема, более наглядно иллюстрирующая каскадный принцип регулирования приведена на рис. 4.6.

Рис. 4.6.

Из структурной схемы следует, что в данном случае помимо основного контура, включающего объект регулирования S, имеется быстродействующий вспомогательный контур, обеспечивающий следящее регулирование вспомогательной регулируемой величины .

Помимо рассмотренной схемы каскадного регулирования улучшения качества управления можно добиться введением дополнительного управляющего воздействия, как это показано на примере регулирования теп­лообменника. Функциональная схема для этого случая приведена на рис. 4.7.

Рис. 4.7

Регулирование температуры х нагреваемой среды осуществляется изменением расхода греющей среды под действием управляющего сигнала u. Из-за значительной тепловой инерции теплообменника температура нагреваемой среды изменяется медленно и не отслеживает переменное задающее воздействие . Поэтому дополнительно формируется вспомогательное управляющее воздействие , с помощью которого изменяется и очень оперативно расход нагреваемой среды. Так как при этом изменяется длительность пребывания нагреваемой среды в теплообменнике, то с помощью такого дополнительного контура быстро изменяется температура данной среды.

Структурная схема соответствующая рассмотренной системе приведена на рис. 4.8. Она поясняет эффект быстродействия регулирования при использовании вспомогательного воздействия .

Рис. 4.8

Приведенные примеры иллюстрировали многоконтурное регулирование одного параметра. В этом случае осуществляется регулирование одного заданного параметра, а с целью улучшения показателей данного процесса формируются дополнительные контуры, обеспечивающие генерацию и использование вспомогательного регулирующего воздействия.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций