4. Привод технической системы, как объект управления

Согласно заданию на курсовой проект в качестве САУ технической системой предусмотрено использовать либо систему автоматической стабилизации, либо систему программного управления. При этом в качестве объекта управления автоматизированной технической системы предполагается использовать силовой привод.

1. Функциональные схемы типовых сау

Рассматриваемые к применению в курсовом проекте САУ можно формально cвести к двум типовым структурам, упрощенные функциональные схемы которых представлены на рис. 4.1 и 4.2.

На рис. 4.1 приведена схема с отработкой ошибок от сигналов управления () и возмущения ().

Рис. 4.1

На этой схеме управляющий сигнал формируется в задающем устройстве (ЗУ). В сравнивающем устройстве 1 он сравнивается с выходным сигналом , который измеряется измерительным устройством (датчиком) ИУ. В результате сравнения сигналов образуется сигнал разности x_су = x_з – x_д, поступающий через устройство управления, состоящее из исполнительного механизма ИМ и регулирующего органа РО, на объект регулирования ОР. При этом обеспечивается такой процесс регулирования объектом, когда на его выходе удается получить требуемую форму и параметры выходного сигнала. От действия сигнала возмущения (шумы, помехи), поступающего в систему через сумматор 2 происходит некоторое искажение выходного сигнала. Замыкание системы осуществляется с помощью главной обратной связи.

На рис. 4.2 приведена схема с комбинированным управлением и компенсацией ошибок.

Рис. 4.2

В данной системе для получения более высокой точности применяют три датчика ИУ, которые не только измеряют выходной сигнал, но и сигналы управления ( ) и возмущения (). Оба последних сигнала после прохождения соответствующих устройств ИМ поступают на сумматор З и уменьшают влияние сигналов на ошибку САУ.

Если на схеме рис. 4.1 исключить ЗУ, то назначение этой САУ сводится к парированию вредного влияния возмущающего воздействия. Подобного рода систему принято называть системой автоматической стабилизации, отрабатывающей сигнал возмущения.

Система рис. 4.1 с ЗУ в зависимости от типа сигнала управления может быть отнесена к программной (если задан закон изменения этого сигнала) или к следящей (если закон изменения является произвольным). Динамическая точность работы таких САУ определяется статическими и динамическими характеристиками измерительных устройств, устройств управления и объекта регулирования.

2. Блок-схемы типовых силовых приводов

Блок-схемы рекомендуемых к использованию в курсовом проекте силовых приводов представлены на рис. 4.3, 4.4 и 4.5. При синтезе САУ исполнительные элементы или приводы принято относить к неизменяемой части системы. Они являются силовыми элементами с достаточно большой мощностью на выходе, имеющими существенные нелинейности, что сильно влияет на динамические свойства САУ, и как следствие этого – на ее устойчивость. В курсовом проекте вопросы исследования устойчивости САУ при ее синтезе не подлежат рассмотрению. И поэтому при анализе работы привода рекомендуется использовать предложенные блок-схемы без их уточнения.

Рис. 4.3

На рис. 4.3 представлена блок-схема электрического привода. В этом приводе в 1-м каскаде усиления используется магнитный усилитель (МУ) и электромашинный усилитель (ЭМУ), который управляет электродвигателем (ЭД). Для обеспечения нужного качества привода вводятся обратные связи (ОС) по току или напряжению и по скорости через тахогенератор (ТГ). В приводе обязателен понижающий редуктор (РЕД). С помощью потенциометра обратной связи (ПОС) реализуется электрическая ОС.

Рис. 4.4

На рис. 4.4 представлена блок-схема гидравлического привода. Двигатель этого привода является двухкаскадным. 1-й каскад составляет электромеханический преобразователь (ЭМП) и гидроусилитель (ГУ), а 2-й – золотник (3) и силовой механизм (СМ). Угол поворота  ЭМП преобразуется в перемещение h золотника. Электрическая ОС реализуется с помощью ПОС на валу органа управления (ОУ) или на штоке силового механизма. ЭМП управляется электронным усилителем (УС). Кинематическая передача (КП) передает усилия (момент, силу) на ОУ, который образует управляющий момент для воздействия на ОР. КП, состоящая из различных рычагов, тяг и редукторов, может составлять одно целое с двигателем.

Рис. 4.5

На рис. 4.5 представлена блок-схема пневматического привода. Он строится аналогично гидравлическому приводу (вместо рабочей жидкости используется газ). ЭМП, ГУ (или пневмоусилитель), золотник и СМ выполняются как единая конструкция, называемая обычно гидравлической (пневматической) машиной, которая по существу является двигателем.