Бесекерский В.А., Попов Е.П. - Теория систем автоматического регулирования (963107), страница 7
Текст из файла (страница 7)
28 Виды систкы АвтомАтпчпского гегклпговлпия 4ьодуооое оьп'оспвьтельнпв ьсьлуоссьлвл услльолельно- лувосуввовосовльное ььслтуМжво Ляьвуллвльнсв усьлуоооьлво йвлолнвьлвльлов ус~луолольоо Уьулоплвпньв ооьвель Рас. 1 34 релейные системы по самому принципу своему являются нелинейными системами. Дело в том, что здесь моменты времени, в которые происходит замыкание и размыкание системы, заранее неизвестны; опи не задаются извне, а определяются внутреннник свойствами самой системы (ее структурой и величинами ее параметров).
Этим обусловливаются и основные специфические особенности динамики процессов регулирования в релейных системах. В качестве первого примера релейной системы рассмотрим систему регулирования температуры примерно той же структуры, как на рис. 1.27, но с тем отличием, что вместо импульсного звена для управления работой привода шторок в ней поставлено релейное звено — в данном случае поляризованное реле 3 (рис. 1.35). Его средний контакт в зависимости от знака тока в диагонали моста 2, т.
е. в зависимости от знака отклонения регулируемой величины О, замыкается с правым или левым контактом, включая ток либо в одну, либо в другую обмотку возбуждения двигателя, в результате чего получаем либо одно, либо другое направление движения пггорок на регулируемом объекте. Из сети в управляемую цепь реле (цепь контактов) подается постоянное напряжение (1 = с. Напряжение 11, питающее двигатель, изменяется в зависимости от величины тока 1 в диагонали моста по одному из законов, изображенных на рнс. 1.36.
Нейтральному положению среднего контакта реле соответствует значение г1 = — О при малых величинах тока — Ь < 1( Ь (рис. 1.36, а). При некоторой величине тока 1 = Ь реле срабатывает, включая напряжение (1 = с в одну из обмоток двигателя. При обратном направлении тока 1, которое считается отрицательным, будет та же картина срабатывания Включение цифрового вычислительного устройства в контур системы управления сопряжено с преобразованием непрерывных величин в дискретные на входе и с обратным преобразованием на выходе (рис. 1.34). Темп работы вычислительного устройства подбирается обычно так, побы дискретность его действия не влияла на работу системы в целом, т. е.
чтобы запаздывание (время операции вычисления) было неболыким, а частота следования импульсов была достаточно высокой. Учитывать дискретность системы всегда необходимо для определения допустимой ее величины. При достаточно высоком темпе работы цифрового вычислительного устройства (по сравнению с инерционностью системы) во многих случаях можно производить расчет системы в целом как непрерывной.
Вообще же цифровые системы автоматического регулирования относятся к особому классу систем и их теория рассматривается отдельно от других. 1'елейные системы автоматического регулирования можно отнести, как и импульсные, описанные выше, к категории систем прерывистого действия, но их существенное отличие от импульсных систем заключается в том, что Ф 1 4) пРимеРы дискРетных и Релейных АвтомАтических систем 29 при 1 =- — Ь, причем то же самое напряжение У включается в другую обмотку двигателя и задает ему другое направление вращения.
Это направление будем считать отрицательным и поэтому напряжение в этом случае будем отмечать знаком минус: 0: — — — с (рис. 1.36, а). Интервал — Ь ~ 1 ( Ь, Рис 1 35. где 11 == О, называется зоной нечувствительности реле. Показанная зависимость выходной величины реле У от входной 1 называется статической характеристикой реле. Как известно, величина тока срабатывания реле не совпадает с величиной тока опускания. При учете этого обстоятельства получаем петлевую статическую характеристику (рис. 1.36, б), где Ъз — величина тока срабатывания, а Ь, — тока отпускания. Эта петля аналогична той, которая Р Р' получается при гистерезисных л/ явлениях.
Поэтому и в данном -р случае ее называют гистерезнс- фЮг Х ной петлей. Если петля не гпирока, то ею часто можно пренебрегать. Ьг Ь' Зона печувствительности реле, имеющан место в этих Ф~ г г/ л двух статических характеристиках, получается в том случае, гу у Р й когда средний контакт поляризованного реле обладает нейтральным положением. Если этого нет, то он будет сразу пересканивать из одного крайнего положения в другое (рисунок 1.36, в). Это — идеальная релейная характеристика без зоны нечувствительности и без петли.
Реальная характеристика реле и в данном случае тоже будет иметь петлю (рис. 1.36, г), половину ширины которой обозначаем через Ь. Это — характеристик» реле с петлей без зоны нечувствительности, т. е. без среднего нейтрального положения. В приведенном примере в релейную систему входило электромагнитное реле„управляющее работой привода регулирующего органа. Однако к релейным системам регулирования и управления относятся не только системы, 30 Виды систем АВТОИАтического РегулиРОВАиия содержащие именно реле, а всякие системы, в составе которых есть звенья (любой физической природы), обладающие статическими характеристиками ролейного типа, когда выходная величина звена изменяется скачкообразно при непрерывном изменении входной величины.
Например, если в пневматической системе управления курсом водяной торпеды (рис. 1.20) открытие заслонки происходит достаточно быстро, то статическая характеристика работы заслонки будет релейная, как показано на рис. 1.37, где у — угол поворота заслонки, передаваемый от гироскопа, а р — давление воздуха.
В этой системе заслонка играет ту же роль, что электромагнитное реле в первом примере. Возможно и другое рассмотреяие данкой пневматической системьь Предположим, что поршень рулевой машинки 2 (рис. 1.20) очень быстро по сравнению с поворотом самой торпедлс перебрасывается из одного крайнего положения в другое при открытии Рзс. 1.38.
Рвс. 1.37. Ряс. 1.39. заслонки и остается достаточно дчительное время в крайнем положении, пока не поступит сигнал обратного знака. Тогда можно сразу изобразить характеристику всего регулятора в релейном виде, показанном на рис. 1.38. Последний случай отличается от предыдущих двух тем, что здесь сам регулирующий орган работает в релейном режиме, а там было релейное управление привода регулирую- Г Г щего органа. Это — два наиболее распространенные типа релейных автоматических систем. Приведем еще более тнпнчй ный пример такой релейной си- стемы, в которой сам регулигl~ ф рующий орган работает в релейном режиме (двухпозиционяом).
Это — система регулирования скорости ю электродвигателя (рис. 1.39). Чувствительный элемент ((центробежный механизм 1) дает непрерывное перемещение муфты г. В некотором среднем положении, которое примем за начало отсчета г, муфта нажимает на контакт 2 (регулирующий орган), замыкая его. При разомкнутом контакте 2 в цепь возбуждения регулируемого двигателя О включено добавочное сопротивление ггю При замкнутом контакте 2 оно выключено, так как цепь возбуждения аамыкается параллельно этому сопротивлению. Поэтому статическая характеристика регулирующего органа будет иметь вид, показанный на рис.
1.40 без петли (а) илн с петлей (б), в зависимости от качества контактной пары. 1 1.41 пРимеРы дискРетных и Репейных Автомьтических систем 3$ Другим типичным примером двухпознционного релейного регулирования (с релейным режимом работы регулирующего органа) является вибрационное регулирование напряжения на клеммах генератора постоянного тока, применяемое на автомобилях, самолетах и т. и. Принципиальная схема показана на рис. $.4$.
РегулиЕа«пж руемая величина — напряжение У. При отклонении напряжения изменяется ток в обмотке Рис. 1.41. Рис. 1.42. электромагнита. Это создает изменение тяговой силы электромагнита. При уменьшении последней пружина замыкает контакты К, выключая добавочное сопротивление г«д нз цепи возбуждения генератора. Следовательно, регулирующий орган (контакты) здесь будет иметь релейную характеристику, показанную на рис. 1.42. Репейные системы, так же как и дискретные цифровые (с двоичным кодом), обладают перед непрерывными системами тем преимуществом, что не требуют высокой стабильности элементов для соблюдения определенной аависвмости между выходной и входной величинами. Они работают по принципу «да — нет«, т.
е. по наличию или отсутствию входного сигнала и его знаку (с определенным порогом срабатывания). ГЛАВА 2 ПРОГРАММЫ И ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ. АДА1ПИВНЫЕ СИСТЕМЫ 3 2.1. Программы регулирования Задачей системы автомазнческого регулирования нли управления является, как уже говорилось, поддержание требуемого значении регулируемой величины у (рис. 1.5) нли изменение ее по определенной программе, которая либо заранее задается, либо поступает извно во время эксплуатации системы в зависимости от некоторых условий.
Программы могут быть временными (задаваемыми во времени): у -.— у (г) или ггараметри севками (задаваемыми в текущих координатах): у у (вг его . в») где в,. вг,..., в„— какие-либо физические величины, характеризующие текущее состояние объекта в процессе регулирования. Примером временной ггроераммы может служить программа изменения регулируемой величины, обеспечивающая правильный режим начального «разгона» мощного регулируемого объекта при пуске его в ход до наступления реяснма нормальной эксплуатации, в котором объект затем будет работать длительное время. Папример, автоматический регулятор угловой скорости мощного двигателя может быть предназначен не только для поддержания постоянной скорости в режиме нормальной эксплуатации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
