Лабораторная работа № 1 исследование принципов автоматического управления

1.1. Цель работы

Целью работы является исследование организации принципов регулирования по отклонению и по возмущению применительно к объектам с различными динамическими характеристиками. В результате выполнения работы следует знать методы организации и характерные особенности основных принципов автоматического управления.

1.2. Методические указания

1.2.1. Сравнительное описание принципов ау

В зависимости от вида используемой УУ информации существуют 3 общих принципа построения САУ, которые принято называть принципами АУ (рис. 1.1):

• разомкнутого жесткого (программного) управления (рис.1.1.а);

• разомкнутого управления по возмущению (рис.1.1.б);

• замкнутого управления по отклонению (по ошибке) (рис.1.1.в).

а	б	в
Рис. 1.1. Иллюстрации различных законов автоматического управления

Принцип разомкнутого жесткого управления является максимально простым. Предполагается, что модель ОУ хорошо известна, а влиянием возмущения можно пренебречь ( ). Основным недостатком является зачастую низкая и неконтролируемая степень соответствия между желаемым и текущим значениями регулируемой величины.

Принцип разомкнутого управления по возмущению применяется тогда, когда влиянием возмущения пренебречь нельзя, однако основные возмущения можно измерить, а неконтролируемыми возмущениями можно пренебречь ( ). Как и для предыдущего принципа свойства ОУ по каналам возмущения и управления должны быть хорошо известны. При использовании этого принципа в системе не появляется «лишних» динамических движений, которые генерируются самой системой, а также появляется возможность в установившемся режиме полностью скомпенсировать влияние возмущения, т.е. создать инвариантную систему. Вместе с тем, применение этого принципа часто дает низкую статическую точность, поскольку в реальности условие малости неконтролируемых возмущений не всегда выполняется. Поэтому желательно расширять число контролируемых возмущений, т.е. добиваться того, чтобы число датчиков было равно числу возмущающих факторов.

Принцип замкнутого управления состоит в использовании информации одновременно о текущем и желаемом значении регулируемой величины , т.е. достаточно иметь 1 датчик для измерения управляемой величины. В отличие от предыдущих случаев можно не обладать полной информацией о свойствах ОУ по каналам управления и возмущения, однако получать достаточно высокую степень статической точности (соответствия после окончания переходных процессов). Замыкание производится с помощью ООС, обеспечивающей передачу выходного сигнала на вход системы. На элементе сравнения (сумматоре) формируется отклонение , которое и определяет величину сигнала управления. Поэтому данный принцип управления называют также принципом управления по отклонению (по ошибке). Однако замыкание системы часто ведет к появлению в ней собственных (генерируемых ей самой) динамических отклонений управляемой величины относительно желаемого значения, а может (при неправильной настройке) вести и к неустойчивости работы системы.

Проще всего рассмотреть воздействие детерминированного возмущения (т.е. такого, для которого закон изменения со временем известен). Обычно рассматривают простейший скачкообразный закон изменения возмущения, описываемый ступенчатой функцией Хевисайда – .

Рассмотрим процессы, протекающие в САУ, составленной из одноемкостного ОУ и пропорционального регулятора (сигнал управляющего воздействия прямо пропорционален сигналу, поступающему на его вход). Будем считать, что свойства ОУ по каналам управления и возмущения одинаковы, т.е. сигналы управления и возмущения поступают на сумматор, расположенный на входе ОУ.