Лекция №4 классификация средств автоматики
4.1. Системы автоматического регулирования (сар).
САР - комплекс устройств, осуществляющий автоматическое поддержание заданного параметра процесса на определенном уровне или изменяющий его по известному закону (сюда относятся системы стабилизации, системы программного регулирования, следящие системы).
Поддержание заданных или оптимальных режимов процессов изготовления деталей может осуществляться за счет регулирования одного или нескольких параметров. САР должна обеспечить учет влияния внешней среды, внутренние свойства системы и оптимум регулированных параметров.
Решение этой сложности задачи удается методом последовательных приближений по этапам:
анализ модели в установившемся и переходном режимах;
принципиальное определение структуры системы;
построение ее математической модели;
оптимизация (синтез) системы.
На первом этапе учитываются технические требования (диапазон скорости, усилие, мощность и т.д.), учесть внутренние свойства ограничения самой системы вследствие введения обратной связи на этом этапе не удается.Затем система испытывается и анализируется при работе в неустановившемся (динамическом) режиме. Определяется устойчивость замкнутой системы и ее быстродействие (что обеспечивает надежность, точность, производительность). Для САР динамический режим преобладает.При этом может обнаружится, что в неустановившемся режиме система неустойчива (при отключении входного управления сигнала на выходе системы существуют незатухающие колебания) вследствие чего она не годится для использования. Основная задача при создании САР сводится таким образом к отысканию соответствующей между устойчивостью, быстродействием и коэффициентом усиления, которые связаны обратной зависимостью. Поэтому приходится искать серединные решения. Приемлемые величины указанных критериев для изучаемой системы отыскиваются на основе исследования (решения) математической модели (Задача анализа), а соответствие между этими критериями устанавливаются исходя из требований точности и производительности, (Задача синтеза).
Математическая модель – система дифференциальных уравнений (или одно уравнение), связывающих количественные и логические зависимости между отдельными элементами системы и между всей системой и объектом управления.
В общем случае решение системы дифференциальных уравнений высокого порядка, которые в большинстве случаев описывают систему автоматического регулирования, - в общем виде невозможно или весьма трудно.
Поэтому прибегают упрощающим методам – методам преобразования, позволяющим дифференцирование, интегрирование функций заменить делением и умножением на оператор “р” (“р” оператор Лапласа); используют также экспериментальный метод определения кривой переходного процесса, частотный метод (строят амплетудно и фазочастотную характеРис. тику разомкнутой или замкнутой системы), метод моделирования с применением аналоговых В.М. (АВМ). В последнем случае систему заменяют связанными между собой типовыми электронными блоками.
Такая модель строится на той же физической основе и описывается теми же дифференциальными уравнениями, что и действительная система, лишь мощность и масштаб меньше. Метод может применяться и для нелинейных уравнений, в отличие от других.
Рис. 22. Кривая переходного процесса.