Pitannya_401-403_2011(1)

При цьому вузел порівняння Σ реалізує функціональну залежність

Е=Хвх – Хзз ,

тобто ГЗЗ є від„ємним ГЗЗ.

Розглянемо принцип дії замкненої САУ більш детально. Нехай задача управління зводиться до підтримки величини Хвих на заданому рівні, тобто Хвх=const. Підбором відповідного значення Хвх забезпечується Хвих=const. В подальшому процес регулювання відбувається без участі Л-О, тобто автоматично.

Якщо Хвих ↑, то Хзз↑, а Е↓ та U↓. Якщо U↓, то Хвих↓. Та навпаки. Дія збурень f призводить до відхилення Хвих, і система повертає Хвих до необхідного рівня.

Управління за замкненим циклом називають управлінням із замкненим від‘ємним зворотнім зв‘язком.

Якщо вузел порівняння Σ працює за алгоритмом Е=Хвх + Хзз, то ЗЗ називають додатнім. При цьому, якщо Хвих↑, то Е↑, U↑, Хвих зростає ще біьше. В цьому випадку управління неможливе, бо будь-яке відхилення Хвих від заданого значення буде підсилюватись системою. Тому ГЗЗ

має бути завжди від„ємним.

величини в заданих межах, то її називають системою автоматичного регулювання (САР). САР є

частковим випадком САУ, яка забезпечує управління об„єктом за більш складними законами, ніж стабілізація Хвих. Складність структури регулятора в конкретній САУ залежить від призначення ОУ та необхідних режимів роботи. Але будь-який регулятор повинен включати джерела інформації про задачі та результати управління, пристрої, що аналзують інформацію і виробляють керуючі впливи, виконавчі елементи та інш. Крім загальних основних елементів, до САУ можуть входити й інші елементи, які виконують функції проміжних перетворювачів, підсилювачів тощо.

Якщо всі елементи САУ позначити прямокутниками, розмістивши їх у послідовності, що відповідає їх взаємодії, а напрямок цієї взаємодії позначити стрілками, то дістанемо функціональну схему САУ. Якщо на функціональній схемі відобразити характеристики, що визначають динамічні властивості елементів системи (рівняння, що передають функції, криві Хвих=f(t)), то отримаємо структурну схему САУ. Елементи відповідних схем називають ланками. Представлення систем управління у вигляді функціональних схем дозволяє аналізувати різні за фізичною суттю системи з позицій низки загальних вимог.

3. Принципи управління.

Т/* показники систем управління суттєво залежать від принципів управління, що реалізуються системою, тобто від методу формування керуючого впливу. ПУце фундаментальні поняття теорії управління.

Головними принципами є :

-принцип управління за відхиленням (Ползунова-Уатта);

-принцип управління за збуренням (Понела-Чиколєва);

-комбіноване управління.

Принцип управління за відхиленням дійсного значення вихідної величини від його заданого значення запропоновано І.І. Ползуновим (рівень води в котлі) в 1765р. В 1784р. Дж. Уайт використав обертання парової машини.

Мал. 17 Замкнена САУ.

Особливість і перевага цього принципу в тому, що САУ реагує на відхилення Хвих від Хзад незалежно від причин, які зумовили це відхилення.

САУ, що реалізують цей принцип, мають більш складні методи їх розрахунку, дослідження та настроювання.

Використовується для необхідності дістати високу точність як в статичних, так і в динамічних режимах.

Недоліком є зниження швидкодії САУ, оскількі компенсація впливу будь-якого збурення починаеться лише тоді, коли це збурення перетворилось елементами системи в зміну вихідної величини.

Цього недоліку немає в системах , що реалізують принцип управління за збуренням.

Його ще називають компенсаціїним. Суть в тому , що залежно від зміни збурення f(t), контрольованого вимірювальним елементом ВЕ, формується керуючий вплив U, що компенсує дію збурення.

Мал. 18

Превагивідносна простота та надійність, висока швидкодія при наявності одного (головного) збурення, якщо іншими збуреннями можна знехтувати.

До недоліків цього принципу слід віднести труднощі контролю збурень у деяких ОУ та дещо меншу точність, зокрема, коли на ОУ діє кілька рівноцінних збурень, врахування яких потребує підвищення складності та зменшення надійності САУ, а нехтування нимирізко знижує точність системи.

Принцип комбінованого управління (два канали). Висока точність при кращих динамічних характеристиках. АСУ (мал.16): управління на основі аналіза інформації по відхилення ОУ; управління на основі аналіза інформації про зовнішнє середовище (2 кан)

f2 f3

Мал.19

-пропорційно-інтегрально-диференційний (ПІД)

-пропорційний по навантаженню q

UKн q

-пропорційний по відхиленню з інтегралом по навантаженню

t

U K0 Kiн qdt

0

Кількість законів обмежується можливостями технічних і організаційно-технічних засобів, що реалізують той чи інший закон.

Реалізація закону, як правило, супроводжується генеруванням завад. При цьому кількість їх і складність їх усунення зростають з ускладенням закону управління.

Чисто диференційний закон реалізувати не можна, бо тоді буде відсутнім ГЗЗ.

6. Типова функціональна схема САУ.

Незалежно від призначення системи, фізичної природи її окремих вузлів, їх конструктивного виконання функціональна схема САУ в загальному вигляді може бути представлена як сукупність таких функціональних елементів (рис.4):

ЗЕзадаючий елемент, ВП – вузол порівняння, КП – послідовний коригуючий пристрій, С – суматор, П – підсилювач, ВЕ – виконавчий елемент, МЗЗ – місцевий зворотній зв„язок (з паралельним коригуючим пристроєм), ОУ, ГЗЗ

Місцевий зворотній зв„язок виконує функції, що аналогічні функціям ГЗЗ, але цей зв„язок охоплює не всю систему, а лише її частину, передаючи зміни вихідного сигнала деякого проміжного елемента системи на вхід іншого, попереднього елемента. Якщо ГЗЗ має бути тільки від„ємним, то МЗЗ може бути як від„ємним, так і додатнім ( та ). Знак МЗЗ та характер зміни величини ХМЗЗ визначаються в процесі аналіза системи. МЗЗ називають також паралельним коригуючим пристроєм, якщо він формується за результатами динамічного

Xмзз

МЗЗ

ГЗЗ

аналізу системи, а не є функціональною частиною самої системи.

Функціональні елементи конкретної системи управління конструктивно являють собою різні механічні, електричні, гідравлічні, пневматичні, електронні та інші пристрої.

При цьому один і той же функціональний елемент може складатися з декількох конструктивних елементів, або, навпаки, декілька функціональних елементів можуть бути пов„язані в один конструктивний вузол.

ЗП можуть бути, наприклад, джерела еталонної напруги, еталонний опір та інш., впливаючи на які можна встановлювати різні значення задаючих сигналів.

ГЗЗ зазвичай включає в свій склад декілька конструктивних елементів, серед яких найбільш типовими є чутливі елементи – перетворювачі (датчики), що забезпечують перетворення однієї фізичної величини в іншу, більш зручну для контроля, вимірювання та подальшого використання при дистанційній передачі. До перетворювачів слід віднести: трансформатори,

випрямлячі, інвертори, індуктивні елементи, датчики температури, тиску, частоти обертання (тахогенератори) та інш.

Послідовні та паралельні КП забезпечують необхідні закони управління в системі. Ці пристрої вводять в САУ додатково за результатами аналіза її динамічних властивостей. Часто як КУ використовуються конструктивні елементи основної системи із зміною деяких параметрів (опорів, індуктивностей, ємностей тощо).

Підсилювачі призначені для підсилення управляючих сигналів, які частіше всього малопотужні і не можуть безпосередньо використовуватись з метою управління (електронні, електромашинні, магнітні, гідравлічні та інші підсилювачі).

Виконавчі елементи призначені для переміщення регулюючих органів ОУ, від положення яких залежить значення Хвих ОУ (електродвигуни різних типів).

Якщо всі величини схеми (рис.4) змінюються неперервно, тобто можуть мати будь-яке значення у відповідному діапазоні, то САУ називається неперервною.

Якщо до складу САУ входить хоч один релейний елемент (РЕ), то САУ називають релейною

(рис.5).

Якщо до складу САУ входить хоча б один імпульсний елемент (ІЕ), то САУ називають

імпульсною (рис.6).

Якщо до складу САУ входить комп„ютер (ЕОМ), то таку САУ називають цифровою (рис.7).

7. Статика САУ. Загальна характеристика усталених режимів.

8. Побудова статичних характеристик при різних видах з‟єднання ланок.

В ТСУ розроблено ряд методів побудови статичних характеристик САУ на основі статичних характеристик окремих ланок, що входять до її складу. Під статичною характеристикою розімкненої САУ розуміють залежність хвих=f(хвх) в стані рівноваги, а замкненої САУ – залежність регульованої величини від збурення в стані рівноваги.

Методи побудови статичних характеристик. а) послідовне з‟єднання ланок

К1

ξ

Кзз

хзз

хвих

(ξ=хвх-хзз

(хвх= ξ+хзз

10. Статична характеристика лінійної замкненої САУ та її аналіз.

Під статичною характеристикою замкненої САУ розуміють залежність регульованої величини від збурення в стані рівноваги.

Рівняння статичної характеристики має вигляд:

коефіцієнт передачі розімкненої САУ.

Аналізуючи вираз хвих=f(F) можна бачити, що точність САУ підвищується при збільшенні K. Чим більше K, тим хвих меньше ввідрізняється від хвх. Але K треба підвищувати за ражунок збільшення K1, а не K2, бо тоді буде зменьшуватись вплив другої складової або вплив збурення.

Але при зростанні K зменьшується стійкість САУ, а при K> Kкритич САУ стає нестійкою.

11. Типові впливи в системах управління.

Динамічні властивості САУ оцінюються за кількісними показниками перехідних процесів в системах, що виникають під впливом деяких типових збурень.

Характер типового збурення вибирається з урахуванням того, що :

1.Це збурення повинне максимально відтворювати реальні збурення для проектуємої САУ.

2.Це збурення повинне легко відтворюватись як при теоретичних, так і при екстримальних дослідженнях.

3.Кількісні показники перехідних процесів повинні легко трансформуватись в показники перехідного процесу для будь-яких збурень.

Таким вимогам відповідає в значній мірі типове збурення у вигляді миттєвого стрибка вхідної величини – одиничного стрибка (процеси пуска і гальмування тощо).

Типові збурення:

1.Одиничний ступінчатий сигнал. 1(t).

t

h(t) – перехідна характеристика.

2. Імпульсний сигнал у вигляді -функції.

t

(t)dt 1 ;

Лапласа.

3. Гармонійний сигнал (для дослідження частотних характеристик). g

A

t

g1=A0sin wt; g2=A0cos (wt+ );

де А, w, - параметри

Одиничний гармонійний сигнал – ejwt=cos wt+j sin wt

4. Сигнал у вигляді степеневої функції.

(g1=a0t;

(g2=a1t2;

(g3= a0t+ a1t2+ a2t3;

5. Випадковий сигнал (для дослідження слікуючих систем)

g

t

Параметри сигналу: математичне сподівання, дисперсія, кореляційна функція.

12. Динаміка САУ. Узагальнене рівняння динаміки САУ.