1.3. Основні компоненти сак

Система автоматичного керування містить наступні компоненти, що забезпечують її функціонування: об'єкт (процес) керування ОК; виконавчі пристрої ВП; вимірювальні пристрої ВимП; пристрій керування ПК.

Рис.1.1. Основні компоненти САК

Величини, що описують систему автоматичного керування

• Задаюча (вхідна) величина (задаючий сигнал) у* – величина, яка відповідає дії людини на САК і задає певний алгоритм функціонування об’єкта, тобто задає потрібний режим його роботи.

• Керуюча (регулююча) величина (сигнал регулювання) – дія пристрою автоматичного керування на об’єкт з метою підтримання його алгоритму функціонування

• Вихідна величина (вихідний сигнал) – результат роботи системи, параметри роботи системи, які описуються в алгоритмі функціонування. По відношенню до них виконується основне завдання керування. У процесі керування вихідні змінні підтримуються у визначених межах або змінюються відповідно до завдання.

• Збурююча дія (сигнал збурення) або f_і = f_і(t) – зовнішня дія на об’єкт, яка призводить до змін вихідних величин, більших ніж допускається алгоритмом функціонування.

• Виконавчі пристрої - це пристрої, призначені для посилення малопотужних керуючих сигналів і створення енергетичних впливів на входах об'єкта, тобто керовані джерела механічної, електричної або теплової енергії. Найбільш поширений тип електромеханічного виконавчого пристрою - електропривод, або керований перетворювач електричної енергії в механічну.

• Вимірювальні пристрої (датчики) призначені для отримання інформації про об'єкт та зовнішньому середовищі, тобто для електричного вимірювання вихідних змінних, а також змінних стану і зовнішніх задаючих впливів.

Розрізняють такі типи вимірювальних пристроїв:

• датчики внутрішньої інформації, призначені для вимірювання змінних об'єкта (системи управління);

• датчики зовнішньої інформації (сенсори, засоби очувствления, засоби зовнішнього контролю) - вимірювачі стану зовнішнього середовища або положення об'єкта по відношенню до зовнішніх об'єктів.

• Пристрій керування - це обчислювальний блок, що обробляє отриману за допомогою вимірників поточну інформацію про стан об'єкта і зовнішнього середовища і формує керуючі впливи.

У функції пристрою керування входить:

• ідентифікація об'єкта і середовища (аналіз їх поточного стану і, може бути, параметрів);

• генерація внутрішніх задаючих впливів;

• розрахунок керуючих впливів за формулами (алгоритмам керування).

Принципова і функціональна схема САК

Принципова схема – це умовне графічне зображення, яке відображає принцип роботи системи. На принциповій схемі елементи системи зображують у вигляді умовних позначень відповідно до діючих стандартів.

Функціональна схема – це умовне графічне зображення, яке відображає функції, виконувані окремими елементами системи й зв'язки між ними. Елементи функціональної схеми зображують у вигляді прямокутників.

Структурна схема САК – це умовне графічне зображення САК, яке служить для математичного опису і відображає математичні перетворення сигналів в САК.

Принципова й функціональна схеми в ТАК відповідають загальноприйнятим схемам в інших наукових дисциплінах

Структурні схеми далі будуть розглянуті детальніше.

Рис. 1.2 –Принципова схема система автоматичного керування швидкістю двигуна постійного струму з незалежним збудженням.

двигун постійного струму з незалежним збудженням – М, генератор постійного струму – G, напівпровідниковий підсилювач – НП, синхронний двигун приводу генератора – М1, тахогенератор – Тg, подільник напруги на резисторах R₁ та R₂. Обмотка збудження двигуна живиться від незалежного джерела струму з напругою U. Тахогенератор Тg з’єднаний з віссю двигуна М

Функціональні блоки

• блок задатчика З – служить для вводу в САК потрібного значення керованої величини (чи закону її зміни в часі) і перетворення введеної величини у сигнал керування ;

• блок порівняння П – ви зрівнює декілька сигналів і видає сигнал неузгодженості (суму чи різницю сигналів залежно від конкретного призначення).

• блок керування БК – виробляє керуючий вплив і передає його безпосередньо до об’єкта керування О, або виконавчого блока ВБ;

• об’єкт керування О – об’єкт для керування роботи яким створена САК;

• блок вимірювання В – вимірює певну фізичну величину (керовану величину, величину збурення і т.п. та перетворює її в сигнал, який передається в системі;

• виконавчий блок ВБ – який виконує завдання по керуванню об’єктом у відповідності з сигналом що виробляє блок керування.

• блок підсилення сигналу керування, та рід інших блоків.

Рис. 1.3.- Функціональна схема системи автоматичного керування швидкістю двигуна постійного струму з незалежним збудженням.

Задаючий блок З відповідає регулятору, який задає значення потрібної швидкості двигуна; П – це блок порівняння сигналів, який відповідає подільнику напруги, утвореному резисторами R₁ та R₂ ; блок керування БК - напівпровідниковий підсилювач; виконавчий блок ВБ відповідає генератору, який виробляє потрібну напругу на якорі двигуна. Об’єкт О – це фактично сам двигун; вимірювальний блок В – це тахогенератор. Ще один задаючий блок З, приєднаний до об’єкта керування.

Приклади САК

Рис. 1.4. – Астатичний регулятор рівня води (регулятор непрямої дії)

Рис.1.5. – Регулятор обертів непрямої дії (Дв- двигун, Тг-тахогенератор,

+ - U₀-задатчик, ЕМП - електромагнітний підсилювач

Рис. 1.6.- Комбінована система регулювання обертів (Та ж, що на попередній схемі з додатковою вимірювальною муфтою, що вимірює навантаження на валу)

Рис. 1.7. – Система автоматичного регулювання потоку нейтронів у ядерному реакторі