2.2. Обобщенная схема системы автоматического управления

Система автоматического управления (рис 2.1) содержит: устройство управления (УУ) или регулятор, на вход которого подается задающее воздействие (входной сигнал или совокупность сигналов) g(t). Задающее воздействие определяет требуемый закон управления. В результате этого воздействия на выходе регулятора вырабатывает управляющее воздействие u(t), которое поступает на вход объекта управления (ОУ) (или объекта регулирования ОР).

Рис. 2.1. Обобщенная схема САУ

Качество управления оценивается по значению выходной величины объекта y(t) – это обычно главный технологический параметр (скорость, мощность, производительность и т. д.).

В реальных объектах всегда существуют причины, отклоняющие физическую величину от требуемого значения. К числу таких возмущений можно отнести момент сопротивления при металлообработке, колебание напряжения в сети, ветровую нагрузку и т.д. Возмущающие воздействия искажают требуемый закон управления. Эти воздействия мы будем называть возмущающими воздействиями или возмущениями f(t).

Если y(t) – функция, описывающая изменение во времени регулируемой величины, а g(t) – функция требуемого закона изменения, то основная задача системы автоматического управления сводится к обеспечению равенства g(t) = y(t). Функция g(t) называется задающим воздействием. Очевидно, что в первом приближении задача синтеза САУ состоит в разработке такого УУ, у которого при наличии существенных возмущающих воздействий, отклонение требуемого закона управления ОУ от фактического не превышает допустимых значений.

Для компенсации возникших изменений в объекте регулирования, обусловленных влиянием возмущений, объект управления снабжается управляющим органом (УО). В системе автоматического регулирования он называется регулирующим органом (РО). Воздействие на УО называется управляющим воздействием u(t). (В САР это воздействие будем называть регулирующим воздействием.)

Объект регулирования (управления) можно представить в следующем обобщенном виде (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Обобщенная схема объекта регулирования

Величины y, u, f в зависимости от природы объекта связаны различными математическими зависимостями:

y(t) = A[u(t), f(t)],

где A – оператор преобразования, представляющий собой совокупность математических операций, которые необходимо выполнить, чтобы получить y(t).

В простейшем случае, если зависимость функциональная, то

y = F(u, f)

Объект в данном случае называется безынерционным, а зависимость – функциональной, ее графическое изображение – статической характеристикой объекта

Если объект обладает инерцией, то изменение ординат под воздействием внешних воздействий происходит не мгновенно, объект называют динамическим. Величины u(t), y(t), f(t) в динамических объектах связаны между собой дифференциальными, интегральными или разностными уравнениями.

2.3. Фундаментальные принципы построения сау

Все системы автоматического управления вне зависимости от их сложности строятся по одним и тем же принципам, которые иногда называют фундаментальными. Обычно выделяют три принципа:

– принцип разомкнутого управления или принцип управления по входному (задающему) воздействию;

– принцип компенсации или принцип управления по возмущающему воздействию;

– принцип обратной связи или принцип управления по отклонению.