3. Классификация систем автоматического регулирования.

Замкнутые системы с использованием принципа обратной связи для приближения процесса управления к заданному закону называются системами автоматического регулирования (САР). В любой САР присутствуют две основных составляющих:

- объект регулирования (Р) – устройство, в котором тот или иной параметр подлежит регулированию в соответствии с заданным законом.

- автоматический регулятор (РЭ) – устройство, с помощью которого регулируемый параметр автоматически изменяется в желаемом направлении.

САР классифицируются по ряду признаков:

1) По характеру изменения управляющего воздействия:

1.1) Системы автоматической стабилизации

САС характеризуются тем, что в процессе работы системы управляющее воздействие остается величиной постоянной: u = const. Основная задача САС: поддержание на постоянном уровне с допустимой ошибкой регулируемой величины независимо от внешних факторов (возмущений). Δx(t) = x(t2) – x(t1) – отклонением регулируемой величины называется разность между значением этой величины в данный момент времени t2 и ее величиной в момент времени t1, принятый за начало отсчета.

1.2) Системы программного регулирования

Управляющее воздействие изменяется по заранее установленным законам. Данные системы является преимущественно системами сопровождения, в которых основной задачей является как можно более точное воспроизведение управляющего воздействия на выходе. Эта САР предназначена для управления угловой скоростью ротора. Г – генератор, Д – двигатель, П – потенциометр, ОВД – обмотка возбуждающего генератора, ОДГ – обмотка возбуждающего двигателя.

1.3) Следящие системы

Управляющее (входное) воздействие является величиной переменной, но его математическое описание во времени не определено, т. е. источником сигнала служит внешнее явление, закон изменения которого заранее не известен (пример: радиолокатор)

2) По виду передаваемых сигналов:

2.1) Непрерывные системы

2.2) Дискретные системы:

- импульсные системы

- релейные системы

- цифровые системы

3) По способу математического описания, применяемого при исследовании:

3.1) Линейные системы

3.2) Нелинейные системы

4) По виду контролирования изменений своих свойств:

4.1) Адаптивные системы

- Самонастраивающиеся (самонастройка параметров)

- Самоорганизующиеся (самоизменение структуры)

4.2) Неадаптивные системы

4. Основные элементы системы автоматического регулирования

ОР – объект регулирования; Рег – регулятор;

ЭС – элементы сравнения (для САР с обратной связью) – входные (управляющие) воздействия и выходные (регулируемые величины) поступают на два входа ЭС и должны быть предварительно преобразованы к сигналам одного вида энергии и размерности.

ИЭ – измерительный элемент – выполняет операции приведения типов сигналов (подключается к выходному сигналу).

ЗЭ – задающий элемент – выполняет операции приведения типов сигналов (подключается к входному сигналу).

В большинстве случаев непосредственно исследование величины ε (выхода элемента сравнения) для приведения в действие регулирующего элемента не представляется возможным. Необходимо предварительное усиление этого сигнала, а так же, возможно, и ряд преобразований.

УЭ – усиливающий элемент – выполняет усиление сигнала ε и, при необходимости, ряд преобразований. Когда регулятор непосредственно взаимодействует с элементом сравнения без усилителя, его называют регулятором прямого действия, а такая САР называется системой прямого регулирования.

При наличии усилителя регулятор называется регулятором непрямого действия.

Приведение в действие регулирующего элемента осуществляется с помощью исполнительного элемента (Исп.Э).

Чтобы САР обладала устойчивостью пир различных динамических процессах и удовлетворяла требуемым условиям качества, применяют корректирующее устройство (КУ).

На объект Р действует возмущение f(t) и выходной сигнал y(t) исполнительного элемента.

Регулируема величина x1(t) и управляющее воздействие g1(t) преобразуются измеряющим элементом и задающим элементом таким образом, чтобы их можно было сравнить но элементе сравнения ЭС1, а полученную разность ε(t) использовать для осуществления процесса регулирования.

Сигнал ошибки ε(t) проходит через усилители УЭ1 и УЭ2 и затем попадает на вход исполнительного элемента.

В данной системе также присутствуют корректирующие устройства КУ1, КУ2 и КУ3.

a-b – главная обратная отрицательная связь. Кроме нее существует локальная обратная отрицательная связь, которая стабилизирует систему.