Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТАУ Консп.лек.Ч.1,2007.doc
Скачиваний:
162
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
12.62 Mб
Скачать

1. Общие сведения о системах автоматического управления

1.1. Основные понятия и определения

основными частями системы автоматического управления являются объект управления и управляющее устройство. Объeкт управления (ОУ) (рис. 1.1, a) – это устройство, в котором протекает процесс, подлежащий управлению.

Координаты y1,…,yp, которыми в объекте управления необходимо управлять, будем называть управляемыми (регулируемыми) координатами (выходные величины). требуемый режим функционирования объекта управления нарушается из-за воздействия на него возмущений (колебания нагрузки, воздействия внешней среды и т.п.). Сигналы , характеризующие действующие на объект возмущения, будем называтьвозмущающими воздействиями, или просто возмущeниями.

Группа величин носит названиеупpавляющих воздействий (сигналов), с помощью которых можно изменять выходные координаты.

На схемах те или иные скалярные сигналы будем обозначать в виде одиночных стрелок, которые указывают направление действия сигнала. Координаты можно объединить в соответствующие векторы:Uвектор управления, Fвектор возмущения; Y – вeктоp выxода. В этом случае векторные сигналы изображены в виде двойных стрелок (рис. 1.1, б).

б

а

Рис. 1.1

На рис. 1.2 схематично изображено уnpавляющеe устpойство (УУ), где сигналы представляют собой соответствующие векторы V и U.

Рис. 1.2

На управляющее устройство также могут действовать некоторые возмущения, характеризуемые вектором G. Роль управляющего устройства – переработка информации, содержащейся в сигналах v и g, и в соответствии с некоторым алгоритмом, зависящим от внутренней структуры управляющего устройства, – выработка управляющих сигналов U.

Систему автоматического управления можно представить как совокупность объекта управления и управляющего устройства (рис. 1.3).

рис. 1.3

Полагаем, что в векторе f учтены возмущения, действующие как на объект управления, так и на управляющее устройство. Штриховыми линиями показана возможность передачи информации об объекте управления и о величинах возмущений на управляющее устройство.

В основу функционирования систем автоматического управления положены три основных принципа управления.

Принцип разомкнутого управления соответствует структуре, изображенной на рис. 1.4. По этому принципу управляющее устройство формирует сигнал управления без учета информации о возмущениях и о результатах управления. Этот простейший принцип применим только в том случае, если возмущения определены и учтены на предварительной стадии при формировании алгоритма управления и объект управления строго исполняет предписанный алгоритм управления.

Второй принцип управления – это пpинцип компeнсaции (упpавлeниe по возмущeнию). Структура системы управления представлена на рис. 1.5.

Рис. 1.4

Рис. 1.5

В этом случае вся информация о действующих возмущениях непрерывно поступает на управляющее устройство и учитывается при выработке алгоритма управления. Недостатками этого принципа являются техническая сложность, а иногда невозможность измерить возмущение, а также – отсутствие информации о результатах управления.

третий принцип управления – принцип обратной связи (управление по отклонению). Структура системы автоматического управления в данном случае представлена на рис. 1.6. В системе существует канал передачи информации о результатах управления – канал обратной связи. При этом косвенно через объект управления учитывается и влияние возмущений на вектор выхода. В этом случае алгоритм управления непрерывно учитывает результаты управления.

Возможно создание систем автоматического управления, использующих второй и третий принципы управления одновременно, – так называемых систем с комбиниpованным управлением.

На рис. 1.3, 1.5 и 1.6 место разветвления сигналов, обозначенное в виде точки, будем называть узлом.

В большинстве случаев управляющее устройство структурно можно разделить на две части: устpойство сpавнeния ( ) и peгулятоp (P), как показано на рис. 1.7.

Рис. 1.6 Рис. 1.7

Схематично устройство сравнения (сумматор) будем обозначать в виде прямоугольника со знаком суммирования внутри и при помощи знаков «+» и «–» указывать знак поступающей величины. Тогда на рис. 1.7 алгоритм работы устройства сравнения будет иметь вид E = V Y, а сигнал e, характеризующий отклонение выходного сигнала Y от входного сигнала V, будем называть сигналом ошибки (сигнал рассогласования, ошибка).

При таком представлении управляющего устройства система управления, построенная по принципу обратной связи, будет иметь вид, изображенный на рис. 1.8.

Рис. 1.8

Канал передачи сигнала y c выхода объекта управления на вход системы будем называть главной обpатной связью системы.

Если E = V  Y, обратная связь отрицательная, если E = V + Y – положительная.