45Способы применения элементов аср.
Существуют три способа соединения звеньев АСР: последовательное, параллельное и встречно-параллельное (обратная связь). На показано последовательное соединение звеньев с передаточными функциямиV1(р), V2(р),…,Vп(р). Выходная величина каждого предшествующего звена является входной величиной последующего.
После
перемножения левых и правых частей и
сокращения определяется эквивалентная
передаточная функция Wэк(р):
При
параллельном соединении звеньев они
имеют общий входной сигнал, а их выходные
величины алгебраически суммируются.
Поэтому
.
Следовательно, при параллельном соединении звеньев их передаточные функции и амплитудно-фазовые хар-ки суммируются.
Встречно-параллельное включение звеньев. Звено 1 стоит в цепи прямой передачи сигнала Xвх, а звено 2 — в цепи обратной связи. Оба звена направленные и образуют замкнутую систему односторонней передачи воздействий. Для определения эквивалентной передаточной функцииможно зап
46 47 48 Типовые звенья систем регулирования
Звено системы регулирования –этоэлемент, обладающий определеннымисвойствами вдинамическомотношении. Звенья систем регулирования могут иметь разную физическую основу (электрические, пневматические, механические и др. звенья), но относится к одной группе. Соотношение входных и выходныхсигналов в звеньях одной группы описываются одинаковыми передаточнымифункциями.
Простейшие типовые звенья, приведены на рис.1 (на рисунке представлены переходныехарактеристики и передаточные функции):усилительное,интегрирующее идеальное, интегрирующее реальное,дифференцирующее (идеальное, реальное).
Рисунок 1 - Переходные характеристики и передаточные функциитиповых звеньев
Пояснения к рисунку: а) Усилительное звено, пропорциональное звено усиливает входной сигнал в К раз. Уравнение звена у = К*х, передаточная функция W(р) = К (где - К коэффициент усиления). Примерусилительного звена - механические передачи, датчики. Усилительное звено является безинерционным звеном. б) Идеальное интегрирующее звено имеет выходнуювеличинупропорциональную интегралу входной величины. При подаче сигнала на вход звена выходной сигнал постоянно возрастает. Идеальное интегрирующее звено является астатическим, т.к. не имеет установившегося режима. в) Реальное интегрирующее звено имеет передаточную функцию представленную на рисунке 1-в. Реальное интегрирующее звено является звеном с запаздыванием. Переходная характеристика в отличие от идеального звена является кривой. Примеры интегрирующего звена: емкость, наполняемая водой; г) Идеальные дифференцирующие звенья физически не реализуемы. Реальныедифференцирующие звенья представляют собой дифференцирующие звенья большинства обьектов. Переходная характеристика и передаточная функция приведена на рис.1-г
49 Устойчивость систем управления
Важным показателемСАР является устойчивость. Основное назначение САР заключается в поддержании заданного постоянного значения регулируемого параметра или изменение его по определенномузакону. При отклонении регулируемого параметра от заданной величины (например, под действием внешнего возмущения или изменения задания) регуляторвоздействует на систему таким образом, чтобы ликвидировать это отклонение.
Если система в результате этого воздействия возвращается в исходное состояние или переходит в другое равновесное состояние, то такая система называется устойчивой. Если же возникают колебания со все возрастающей амплитудой или происходит монотонное увеличение ошибки е, то система называется неустойчивой.
50Качество переходных процессов и его критерии.Качество процесса управления определяется поведением автоматической системы при переходе с одного режима работы на другой. Различают следующие основные показатели качества процесса управления: колебательность переходного процесса, максимальное отклонение (перерегулирование), точность, время переходного процесса.
В общем случае этот процесс представляет собой сложное движение, характер которого зависит от поведения переходной составляющей и от формы начального участка принужденной составляющей. Для практики важно знать, как быстро система входит в установившийся режим, как велики перерегулирования во время переходного процесса и т. д., т. е. в понятие качества САУ нужно включить качество переходных процессов.
После окончания переходных процессов в системе устанавливается режим, когда с той или иной степенью точности выходная координата следует за задающим воздействием. На характер изменения выходной координаты в установившемся режиме существенное влияние оказывает форма воздействий. Иными словами, качество одной и той же системы зависит от характера приложенных к ней воздействий. Качество системы в установившемся режиме зависит также от ее структуры и параметров, поэтому, чтобы характеризовать свойства системы, в общее понятие качества надо включить и оценку качества установившегося режима.
51 Многоконтурными называются АСР, имеющие более одной замкнутой цепи воздействия. Системы регулирования усложняют вынужденно, добиваясь устойчивого и качественного регулирования. АСР становится многоконтурной, когда в целях улучшения статических и динамических свойств звенья системы охватывают местными обратными связями, либо вводят корректирующие импульсы по другим параметрам объекта, либо устанавливают связь между регуляторами одного технологического или взаимосвязанных процессов. Система регулирования разветвляется и становится многоконтурной, когда один регулятор управляет несколькими регулирующими органами, установленными в разных каналах регулирования одного параметра. Например, в системах автоматизации котлов небольшой мощности регулятор давления пара управляет одновременно подачей топлива и воздуха.