Глава 9
ЛИНЕЙНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
9.1. Основные понятия
В отличие от релейных, импульсных в линейных АСР непрерывное изменение входных (управляющих) воздействий вызывает непрерывное изменение регулируемых параметров.
Автоматические системы регулирования представляют собой замкнутые динамические комплексы, состоящие из объекта регулирования и регулятора (рис. 9.1, а).
По характеру выполняемых функций АСР разделяются на системы автоматической стабилизации, следящие системы и системы программного регулирования. По виду используемых элементов автоматики эти разновидности АСР не имеют принципиальных различий.
АСР характеризуются следующими величинами внешних и внутренних воздействий (см. рис. 9.1):
1. Управляющее воздействие g (t) представляет собой заданную величину регулируемого параметра. Эта величина устанавливается задатчиком регулятора, выходная величина которого в блоке сравнения сравнивается с фактической величиной регулируемого параметра.
2. Фактическое значение регулируемого параметра у (t) на выходе объекта.
3. Ошибка регулирования выходного параметра объекта x (t). В АСР реализуется отрицательная обратная связь, поэтому x (t) =g (t)—y (t).
4. Регулирующее воздействие xp(t) регулятора на объект в направлении устранения ошибки регулирования.
Функция хр = хр(х) называется законом регулирования.
5. На объект регулирования действуют возмущающие воздействия f1(t), ..., fm(t), которые и вызывают появление ошибки регулирования x (t).
Рис. 9.1. Структурная схема одноконтурной АСР и регулятора
В системах автоматической стабилизации управляющее воздействие g(t)= const, что реализуется установкой задатчика регулятора на постоянный уровень. В системах программного регулирования управляющее воздействие g (t) изменяется по заданной программе во времени. При этом положение задатчика регулятора изменяется вручную или автоматически. В следящих системах обычно изменение управляющего воздействия g (t) задается закономерностями вращения ведущего задающего вала. Как в следящих системах, так и в системах программного регулирования регулятор направляет изменение регулируемого параметра у (t) в соответствии с изменением управляющего воздействия g (t).
Таким образом, АСР — это сравнительно простые, одномерные системы автоматики. Бывают и связные системы регулирования, например, одновременное регулирование температуры и влажности в сушильной камере.
В состав регулятора АСР (рис. 9.1, б) входит измерительное устройство, которое измеряет фактическое значение регулируемого параметра у (t) и преобразует этот параметр в величину электрического напряжения, тока или давления воздуха, жидкости y1 (t), причем у1 (t) =ky (t), k = const.
В сравнивающем устройстве величина y1(t) сравнивается с заданным значением регулируемого параметра g (t), (величина g(t) той же физической природы, что и у1 (t)), вычисляется ошибка регулирования x (t), которая подается на вход регулирующего устройства. Регулирующее устройство в соответствии с законом регулирования вырабатывает воздействие xp1(t) на исполнительный механизм с регулирующим органом. Последний элемент регулятора реализует регулирующее воздействие xp(t) на объект, изменяя приток вещества или энергии, и тем самым сводит ошибку регулирования x (t) к нулю.