1.2 Классификация сар
По виду рабочей (используемой) информации САР делятся на два основных класса:
замкнутые системы, использующие принцип обратной связи;
разомкнутые системы.
1) Замкнутые системы – это САР с обратной связью, в которых регулируемый параметр непрерывно измеряется и сравнивается с задающим воздействием. Если текущее значение управляемого параметра отличается от заданного, то на выходе ЭС появляется сигнал рассогласования ε (t), который поступает на регулятор. Регулятор вырабатывает управляющее воздействие соответствующего знака таким образом, что в объект вводится (выводится) дополнительное количество энергии или вещества.
Рисунок 1.2 Функциональная схема замкнутой САР
Согласно определению, управляющее воздействие в замкнутой системе является функцией от рассогласования:
u(t)=F{ε(t)}
Достоинство: Регулируемая величина непрерывно контролируется.
По виду задающего воздействия g(t) замкнутые сар делятся на:
- системы стабилизации;
- системы программного регулирования;
- следящие системы.
В системах стабилизации заданное значение постоянно во времени:
g(t) = const
Пример: поддержание температуры, давления, концентрации и т.д. на заданном уровне.
В системах программного регулирования заданное значение изменяется во времени по строго определённой программе:
g(t) = f(t),
где f(t) – известная функция времени.
В следящих системах заданное значение изменяется произвольным, заранее неизвестным образом:
g(t) = η(t),
где η(t) – случайная, заранее неизвестная функция времени.
Разомкнутые системы – это системы, в которых отсутствует обратная связь и в которых задающие параметры воздействуют на регулируемые параметры объекта по разомкнутой цепи управления.
Рисунок 1.3 Функциональная схема разомкнутой САР
На рисунке 1.3а автоматическое управляющее устройство вырабатывает управляющее воздействие на основе информации о заданном значении регулируемой величины:
u(t)= F(g(t))
Недостаток: текущее значение управляемого параметра не контролируется.
На рисунке 1.3 б основой управления является метод компенсации, когда система непосредственно воздействует на причину динамических изменений регулируемого параметра, а именно на возмущение f(t), действующее на объект. АУУ использует информацию о текущем значении возмущающего воздействия и вырабатывает сигнал, компенсирующий (устраняющий) возможные отклонения регулируемой величины:
u(t)= F(f(t))
Достоинством таких систем является высокое быстродействие, недостатком – низкая точность регулирования.
Пример: Рассмотрим принципы работы разомкнутой САР температуры нагревательной печи (рис. 1.4)
На рисунке 1.4 приняты следующие обозначения:
ОУ – объект управления (нагревательная печь);
БУ – блок усиления;
БС –блок соотношения;
ПЗУ – программируемое задающее устройство;
Д –датчик расхода топлива;
РО1 – регулирующий орган на линии подачи воздуха;
РО2- регулирующий орган на линии подачи топлива;
y1(t) – расход топлива;
y2(t) – расход воздуха;
u1(t) , u2(t) – управляющие воздействия;
g1(t) , g2(t) – задающие воздействия;
θ – температура в печи.
Задачи управления: 1) Температура в печи должна изменяться по заданному температурно – временному графику;
2) для обеспечения нормальных условий горения в печь должен подаваться воздух, в заданном соотношении от текущего значения расхода топлива.
Рисунок 1.4 Схема разомкнутой САР температурой нагревательной печи.
Для решения первой задачи реализована программная САР по каналу «изменение расхода топлива – изменение температуры в печи». Здесь задающее воздействие g1(t) является известной функцией времени, которая определяется по температурно-временному графику печи.
Для решения второй задачи реализована следящая САР по каналу «изменение расхода воздуха – изменение температуры в печи». Здесь задающее воздействие g2(t) является неизвестной функцией времени, зависящей от соотношения текущего расхода топлива, измеряемого с помощью датчика (Д). Задание по этому каналу управления рассчитывается в блоке соотношения (БС).