V. Функциональная схема Сар и Виды ее элементов

Системы автоматического регулирования отличаются друг от друга объектами, физической природой регулируемых ве­личин, конструкциями элементов регуляторов.

Тем не менее, вне зависимости от этих различий элементы систем автоматического регулирования выполняют одинако­вые, однотипные функции.

Для систем автоматического регулирования одной величи­ны можно установить функциональную схему, изображенную на рис. 32. В состав ее входят:

1. регулируемый объект (Р. О.);

2. измерительное устройство (Изм. У.);

3. задающее устройство (З.У);

4. сравнивающее устройство (с.у.);

5. управляющее устройство (упр. у.);

6. исполнительное устройство (и. у.);

7. элемент внутренней связи (в. с.).

Элементы 2—7 образуют регулятор.

Вряде регуляторов некоторые из этих элементовотсутствуют или объединены. Рассмотрим вкратце назначения элементов функциональ­ной схемы.

1. Регулируемый объект

Вследствие большого разнообразия регулируемых объек­тов физическая природа регулируемых величин различна. Она может представлять собой уровень, напряжение, курс, температуру, угловое положение, как, например, для регули­руемых объектов, рассмотренных выше и т. д.

Регулируемые объекты по своим общим свойствам, как бы­ло выяснено выше, могут быть устойчивыми, нейтральными и неустойчивыми.

В ряде случаев в зависимости от того, какая величина яв­ляется регулируемой, один и тот же объект может быть устойчивым или нейтральным. Так, например, электрический двигатель постоянного тока с независимым возбуждением яв­ляется устойчивым объектом, если регулируемой величиной является число оборотов, т. е. скорость вращения, и нейт­ральным объектом, если регулируемой величиной является угол поворота.

Это следует из того, что скорость вращения двигателя является производной угла поворота, а нейтральные объек­ты характеризуются тем, что первая или более высокие производные при скачкообразном возмущении объекта с течени­ем времени стремятся к постоянной величине.

Кроме этих свойств, некоторые регулируемые объекты мо­гут обладать так называемым запаздыванием. Запаздывание проявляется в том, что при изменении нагрузки или пере­мещении регулирующего орга­на, например, скачком, регули­руемая величина начинает из­меняться не сразу, а спустя не­который промежуток времени, называемой временем запаз­дывания (рис. 33,а, б). К объектам тако­го рода относятся объекты, содержащие трубо­проводы, длинные линии.

Запаздыванием обладает ряд тепловых объектов.

Для осуществления автома­тического регулирования необ­ходимо хорошо знать свойства и особенности объектов.

Изучение свойств объектов относится к специальным дис­циплинам соответствующей отрасли техники (электрическим машинам, паровым турбинам и т. д.). Несколько примеров регулируемых объектов приведено в таблице 1.

2. Измерительное устройство

Назначением измерительного устройства является изме­рение действительного значения регулируемой величины. В зависимости от природы регулируемой величины измеритель­ные устройства могут быть самыми разнообразными. В рас­смотренных выше примерах были использованы измеритель­ные устройства: курсовой гироскоп (рис. 29), термометр со­противления (рис. 16), сельсин (рис. 19,6).

Всякое измерительное устройство является преобразова­телем регулируемой величины, в величину, вообще говоря, иной физической природы, удобную для дальнейшего исполь­зования. Характерным свойством измерительного устройства является весьма малое потребление энергии. Это значит, что измерительное устройство прак­тически не оказывает влияния на состояние регулируемого объек­та, т. е. на значение регулируе­мой величины. Примеры различ­ных измерительных устройств приведены в таблице 2.