книги из ГПНТБ / Вулконский Б.М. Теория автоматического управления учебное пособие

Продолжение табл. 52

§42. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ РЕЛЕЙНЫХ СХЕМ С ПОМОЩЬЮ X ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ОПЕРАТОРОВ

При анализе схем логическая функция составляется путем по­ следовательного выписывания логических функций отдельных опе­ раторов, переходя от выходных цепей к входным.

В качестве примера анализа определим условия, при которых выходное напряжение в схеме (рис. 52) будет высоким.

181

Составим логическую функцию схемы. Используя выражения для логических функций-отдельных операторов и правила алгебры логики, имеем:

f=P-Auа«ь) = «аЧ-Йь ;

и, = r i (и,) -= Ъу

и, следовательно:

Таким образом,

Логическая функция указывает на пять возможных случаев, когда напряжение па выходе высокое (f = 1). Эти случаи сведены в табл. 53.

Т а б л и ц а 53

182

При синтезе, релейной схемы, прежде всего, по заданным усло­ виям ее работы составляется логическая функция. Для синтеза неконтактных схем должна быть задана совокупность условий по входным напряжениям, при которых выходное напряжение равно 1 или 0. Равенство выходного напряжения единице равносильно условию срабатывания исполнительного элемента (реле) контакт* ной схемы, а равенство нулю — условию несрабатывания.

В соответствии с. этим при составлении логических функций однотактных схем могут быть использованы правила табл. 54.

При составлении логических функций многотактных схем сле­ дует придерживаться правил, которые были изложены в разделе синтеза контактных схем.

Рассмотрим примеры.

1. Составить схему со следующим алгоритмом работы:

/ = « , « 2 = Т.г ( «!«2) = Т2 [Ту (Щ) «2] .

Соответствующая схема приведена на рис. 53.

2.Составить схему со следующим алгоритмом работы: f —

185

Раздел третий.

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Основные понятия теории автоматического регулирования

Ч

Все разнообразие систем автоматического регулирования мож­ но разбить иа два основных класса:

1 ) замкнутые системы;

2 ) незамкнутые системы.

Незамкнутой автоматической системой называется такая си­ стема, которая, вступая в работу от какого-нибудь источника воз­ действия, выполняет определенную операцию, причем процесс ра­ боты' системы не зависит от конечного результата ее действия.

Замкнутые САР делятся на 1 ) следящие системы;

2 ) системы автоматического регулирования.

Общая структурная схема незамкнутой системы показана на

В этой системе определенному положению, движка потенцио­ метра соответствует вполне определенная скорость вращения дви­ гателя.

З а м к н у т ы е САР. Характерное отличие замкнутой системы от незамкнутой — наличие обратной связи, т. е. в замкнутой САР выходная функция или величина ей пропорциональная подается

185

на вход системы. Если эта величина складывается с выходным сигналом, обратная связь называется положительной, если вычи­

Строго говоря, жесткая связь в установившемся режиме харак-^

такие автоматические системы, в которых выходная величина x(f) копирует изменение входной величины у(() во времени, причем автоматические устройства реагируют па рассогласование е ме­ жду входной и выходной величиной.

3 — усилитель-преобразователь-; 4 — исполнительный двигатель;

CD

Рис. 59

186

5 — обратная связь). На рис. 59 изображена принципиальная схе­

Системой автоматического регулирования называется замкнутая автоматическая система, которая служит для поддержания посто­

гироскоп; У — усилитель; Д — двигатель).

Рис. 61

Терминология и определения

1 . Автоматическое регулирование — автоматическое поддержа­ ние. какой-либо величины.

2 . Автоматическое управление — процесс управления какой-

либо величиной как по заранее заданному закону (программное управление), так и по произвольному закону.

3.Автоматический регулятор — устройство, которое обеспечи­ вает процесс автоматического регулирования.

4.Регулируемый объект — система, у которой посредством ре­ гулятора сохраняется заданное значение какой-либо величины, являющейся параметром регулирования.

187

5. Выходная функция ала регулируемая величина — величина,

характеризующая состояние регулируемого объекта, постоянство пли изменение которой должен автоматически поддерживать регу­ лятор.

6 . Система автоматического регулирования — совокупность ре­ гулируемого объекта и регулятора.

7. Возмущающее воздействие — всякая независимая от цепи регулирования величина, изменение которой вызывает процесс ре­ гулирования.

8 . Непрерывное регулирование— регулирование, при котором непрерывному изменению регулируемой величины соответствует непрерывное изменение координат, электрических m других вели­ чии во всех элементах системы.

9. Прерывистое регулирование— регулирование, при котором хотя бы в одном элементе нарушается непрерывность изменения

наука, изучающая общие для всех замкнутых автоматических си­ стем принципы построения структурных схем, методы выбора ос­ новных параметров всех элементов САР, методы анализа статиче­ ских и динамических свойств автоматической системы в целом.

В теорию автоматического регулирования входит изучение сле­ дующих вопросов анализа и синтеза САР:

1.Общие принципы построения замкнутых САР.

2.Статический расчет САР, выбор параметров ее по величине допустимой статической ошибки.

3.Анализ устойчивости системы и выбор параметров ее из усло­ вий устойчивости. Определение автоколебаний, если они возможны.

4.Анализ качества переходного процесса в замкнутой САР и выбор параметров системы, исходя из заданного качества. Сюда входят:

а) оценка длительности переходного процесса (быстродействие,

при иеустамовнвшнхся внешних условиях с разными формами воз­ мущающего воздействия.

Классификация САР

I. Классификация по источнику энергии, которая воздействуе на регулирующий орган, — это система прямого и непрямого дей­ ствия.

188

С и с т е м о й п р я м о г о д е й с т в и я называется такая САР, в которой воздействие чувствительного элемента на регулирующий орган осуществляется без привлечения добавочного источника энергии (система Ползунова).

Такие системы возможны тогда, коущ чувствительный элемент сам является достаточно мощным устройством для непосредствен­ ного воздействия на регулирующий орган.

Однако во многих случаях чувствительный элемент является сравнительно маломощным, в то время как воздействие на регу­ лирующий орган требует значительной мощности. Например, в автопилоте чувствительный элемент (гироскоп) не в состоянии пе­ ремещать непосредственно руль. В таких случаях между чувстви­ тельным элементом и регулирующим органом вводят усилитель и получают систему непрямого действия.

С и с т е м о й н е п р я м о г о д е й с т в и я называется такая си­ стема АР, в которой чувствительный элемент воздействует на регу­ лирующий орган не непосредственно, а через специальные усили­ вающие и преобразующие элементы, питаемые добавочным источ­ ником энергии.

Рнс. 62

Простейшая структурная схема системы непрямого действия изображена на рис. 62. (/ — возмущающее воздействие; 2 — на­ стройка; 3 — дополнительный источник энергии; / — регулируемый

например в случае автопилота, кроме усилителя входит еще и пре­ образователь электрической энергии в механическую.

2. Классификация по точности работы в установившемся ре­ жиме это статические и астатические системы АР.

С т а т и ч е с к и е с и с т е м ы . Система АР называется стати­ ческой в том случае, если она принципиально не позволяет под­ держивать одно и то же значение регулируемой величины во всех установившихся режимах, соответствующих различным постоян­ ным значениям нагрузки. Иначе говоря, статическая система есть такая система, которая по своему принципу действия имеет опре­ деленную статическую ошибку.

189

Примером статической САР может служить система регулиро­ вания уровня воды в баке (рис. 63). Математически это означает, что уравнение установившегося режима содержит в правой части величину /° (возмущающее воздействие), в результате чего полу­ чается определенная зависимость между установившимся значе­

Рис. 63 Рис. 64

В статических САР относительная разница установившихся значений регулируемой величины при крайних режимах, т. е.

называется статической ошибкой, или коэффициентом неравномер­ ности данной системы регулирования.

Для того чтобы статическую систему регулирования уровня воды в баке сделать астатической, введем в нее промежуточный элемент-двигатель с релейным элементом (рис. 65).

190