- •Теория автоматического управления и регулирования
- •2005 Введение
- •1. Общие сведения о системах автоматического регулирования
- •1.1. Основные задачи
- •1.2. Понятие об автоматическом регулировании
- •1.3. Разомкнутые и замкнутые системы автоматического регулирования
- •1.4. Системы автоматической стабилизации
- •1.5. Следящие системы
- •1.6. Понятие о непрерывных и прерывистых системах
- •Контрольные вопросы
- •2. Линейные и нелинейные системы автоматического регулирования. Общий метод линеаризации
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Общий метод линеаризации
- •Контрольные вопросы
- •3. Динамические звенья и их характеристики
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Временные характеристики звеньев
- •3.3. Частотные характеристики звеньев
- •3.4. Логарифмические частотные характеристики звеньев
- •3.5. Безынерционное звено
- •3.6. Апериодическое звено первого порядка
- •3.7. Апериодическое звено второго порядка
- •3.8. Идеальное интегрирующее звено
- •3.9. Инерционное интегрирующее звено
- •3.10. Идеальное дифференцирующее звено
- •3.11. Реальное дифференцирующее звено
- •3.12. Неустойчивые звенья
- •Контрольные вопросы
- •4. Составление и анализ исходных дифференциальных уравнений Систем Автоматического регулирования
- •4.1. Общий метод составления исходных уравнений
- •4.2. Передаточные функции систем автоматического регулирования
- •4.3. Составление уравнений на основе типовых звеньев
- •Контрольные вопросы
- •5. Устойчивость линейных систем автоматического регулирования
- •5.1. Понятие об устойчивости линейных систем
- •5.2. Алгебраический критерий устойчивости
- •1. Уравнение первого порядка
- •2. Уравнение второго порядка
- •3. Уравнение третьего порядка
- •4. Уравнение четвертого порядка
- •5.3. Критерий устойчивости Михайлова
- •5.4. Определение устойчивости по логарифмическим характеристикам
- •Контрольные вопросы
- •6. Построение кривой переходного процесса в системе автоматического регулирования
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Классический метод
- •6.3. Метод трапецеидальных вещественных характеристик
- •Контрольные вопросы
- •7. Оценка качества регулирования
- •7.1. Общие положения
- •7.2. Точность в типовых режимах
- •7.3. Определение показателей качества регулирования по переходной характеристике
- •7.4. Приближенная оценка вида переходного процесса по вещественной частотной характеристике
- •7.5. Корневые методы
- •7.6. Частотные критерии качества
- •Контрольные вопросы
- •8. Элементы синтеза систем автоматического регулирования
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Метод логарифмических амплитудных характеристик
- •8.3. Синтез последовательного корректирующего устройства
- •Контрольные вопросы
- •9. Нелинейные Системы автоматического регулирования
- •9.1. Методы исследования процессов в нелинейных системах
- •9.2. Метод фазовой плоскости
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Рекомендуемый Библиографический список
1.5. Следящие системы
Следящие системы относятся к системам регулирования, работающим по замкнутому циклу. Следящей системой называется такая автоматическая система, которая предназначается для воспроизведения на управляемом объекте (на выходе системы) произвольного закона изменения некоторой величины во времени, задаваемого на входе этой системы.
В настоящее время существует значительное количество разновидностей следящих систем. Назовем наиболее важные из них.
1. Следящие системы воспроизведения угла поворотаосуществляют поворот некоторой оси, называемойисполнительной осью, на некоторый угол так, чтобы в каждый момент времени этот угол был равен углу поворота другой оси, называемойкомандной осью(например при индикации позиции группового контроллера ЭКГ-8Ж).
Разновидностью этих следящих систем являются системы, осуществляющие не вращательное движение, а линейное перемещение управляемого объекта.
2. Следящие системы воспроизведения скорости вращенияосуществляют вращение исполнительной оси так, чтобы в каждый момент времени скорость её вращения была пропорциональна некоторой входной величине, например углу поворота командной оси, входному напряжению и т. п. В этом случае угол поворота исполнительной оси будет пропорционален интегралу по времени от входной величины, то есть система будет обладать интегрирующими свойствами. Поэтому часто используется названиеинтегрирующий привод.
3. Сглаживающие следящие системыработают по принципу систем воспроизведения угла. Отличие заключается в том, что на входе этих систем действуют одновременно полезный сигнал и помеха. Назначением сглаживающей системы является наиболее точное воспроизведение на выходе полезного сигнала при наиболее сильном подавлении помехи. Сглаживающие следящие системы строятся обычно на базе каких-либо интегрирующих элементов, например интегрирующих приводов.
4. Гироскопические следящие системы строятся на базе гироскопических элементов. Разновидностью их являются силовые гироскопические стабилизаторы, в которых для стабилизации пространственного положения используется слежение момента двигателя за моментом внешних возмущающих сил. Другой разновидностью являются гироскопические устройства, в которых осуществляется изменение пространственного положения управляемого объекта в соответствии с законом изменения входной величины.
5. Электрические следящие системы представляют собой усилители с сильной отрицательной обратной связью. Они предназначаются для точного воспроизведения на некотором приемнике входного напряжения. В качестве примера можно привести операционные усилители постоянного тока.
Большое значение начинают приобретать в настоящее время самонастраивающиеся следящие системы или системы с саморегулированием параметров, в которые вводятся специальные дополнительные устройства, автоматически изменяющие некоторые параметры системы в зависимости от характера полезного входного сигнала и помех с таким расчётом, чтобы всегда обеспечивать наилучшее качество слежения.
Н
Рис. 1.8. Электрическая
следящая система
При большом коэффициенте усиления выходное напряжение будет с большой точностью равняться входному, так как даже небольшие ошибки, поступая на вход усилителя, будут в состоянии обеспечить заданный режим на его выходе при наличии сильных возмущающих воздействий (изменение нагрузочного сопротивления, изменение питающего напряжения и т. д.).
Впервые следящие системы были изобретены Петрушевским в 1860 г. и Давыдовым в 1867 г. Следящая система Российского офицера Давыдова осуществила централизованное дистанционное управление несколькими орудиями на морской артиллерийской батарее, получившей название «Не тронь меня».