VI. По характеру задающего воздействия

1) В системах автоматической стабилизации (САС) задающее воздействие остается постоянным. Основная задача – поддержание регулируемой величины, независимо от возмущений, на постоянном уровне с допустимой погрешностью – регулирование по возмущению.

САС характеризуются отклонением регулируемой величины – разностью между значением регулируемой величины в данный момент времени и ее заданным постоянным значением.

δ (t) = y (t) – уо.

Это дает качественную оценку динамическим свойствам САС.

На рисунке 3.2 дан график изменения регулируемой величины y(t). Пусть в момент времени t₁ возмущающее воздействие f(t) скачком изменилось от величины F₁ до величины F₂ (прямая 1). Это вызовет изменение регулируемой величины у(t) (кривая 2) и отклонение ее от исходного значения у(t₁). Тогда, в соответствии с определением, ордината ВС будет представлять отклонение регулируемой величины в момент времени t_2.

Примером таких систем является система стабилизации температуры методической нагревательной печи прокатного стана.

Рис. 3.2. Изменение параметров в системе автоматической стабилизации

Системы программного управления (СПУ) обеспечивают изменение регулируемой величины по наперед заданному закону – программе. Задающее воздействие является известной функцией времени или координат системы (рисунок 3.3).

Рис. 3.3. Изменение параметров в системе программного управления

При управлении по заданию о точности работы системы судят по величине динамической ошибки, которая определяется как разность между задающим воздействием и регулируемой величиной в данный момент времени

δ (t) = g (t) – y (t).

Предположим, что задающее воздействие g(t) в момент времени t = 0 скачком изменилось от нуля до некоторой постоянной величины и в последующие моменты времени остается неизменным (линия 1). Это вызовет реакцию системы, определяемую кривой 2. Тогда ошибкой для момента времени t1 будет отрезок АВ.

Пример – система программного управления нажимным устройством реверсивного прокатного стана, которое обеспечивает изменение положения верхнего валка перед каждым проходом в соответствии с заданной программой обжатий.

В следящих системах задающее воздействие так же, как в системах программного управления, является переменной величиной. Однако источником задающего сигнала служит случайное внешнее воздействие.

Например, система синхронизации скорости каретки летучих ножниц со скоростью прокатки в последней клети непрерывного стана является следящей системой. В ней каретка «следит» за движением полосы.

Так как следящие системы предназначены для воспроизведения на выходе задающего воздействия с возможно большей точностью, то качество их работы тоже оценивают динамической ошибкой

δ (t) = g (f (t)) – y (t).

VII. По точности поддержания управляемой величины

Система называется статической, если установившееся по окончании переходного процесса значение регулируемой величины зависит от нагрузки.

При этом возникает статическая ошибка системы.

На рисунке 3.4 показана статическая система регулирования уровня воды в баке. Перед системой стоит задача поддерживать уровень жидкости в баке 1 постоянным при любых возмущениях. К таким возмущениям чаще всего относятся изменения нагрузки, т.е. расхода воды на выходе бака. Измерение уровня жидкости осуществляется с помощью поплавка 2, который тягами 3 шарнирно сочленен с задвижкой 4, и изменяет подачу жидкости в бак так, чтобы регулируемый уровень соответствовал заданному значению.

При увеличении расхода уровень воды в баке начинает понижаться, поплавок опускается и переставляет задвижку, увеличивая ее проходное сечение. Количество поступающей в бак воды увеличивается, и уровень ее начинает повышаться. Равновесие наступит тогда, когда приход воды будет равен ее расходу. Чем больше нагрузка, т.е. расход, тем больше будет открыта задвижка и, следовательно, тем ниже будет находиться поплавок в состоянии равновесия. А это значит, что с возрастанием нагрузки в данной системе уровень воды, т.е. регулируемой величины, будет уменьшаться.

Системы регулирования, в которых для перемещения регулирующего органа используется внутренняя энергия системы (например, чувствительного элемента – поплавка на рис. 3.4) называются системами прямого действия.

3

Рис. 3.4. Статическая система регулирования

В некоторых системах статическая ошибка недопустима. Тогда применяют астатические системы, в которых она равна нулю. Для получения такой системы необходимо устранить жесткую зависимость между положением регулирующего органа (в нашем примере – задвижки) и значением регулируемой величины с тем, чтобы заданное значение регулируемой величины можно было поддерживать при любой нагрузке, т.е. при любом положении регулирующего органа.

На рисунке 3.5 показана астатическая система регулирования уровня жидкости в баке. В этой системе, регулятор настраивается на требуемый режим путем соответствующего согласования положения поплавка 2 и ползунка потенциометра 3. При изменении уровня жидкости изменится положение поплавка, что вызовет перемещение ползунка 3 на потенциометре и приведет к вращению двигателя 4. Последний в соответствии со знаком изменения уровня откроет или закроет задвижку 5. При этом вращение двигателя будет продолжаться, пока ползунок вновь не займет положение точно напротив средней точки потенциометра, т.е. пока уровень жидкости не будет восстановлен.

При таком непрямом регулировании используется посторонний источник энергии. В зависимости от вида этой энергии различают электрические, пневматические, гидравлические и разнообразные комбинированные системы.

Рис. 3.5. Астатическая система регулирования