10

Лекция 5

Задающие устройства

Всякая система стабилизации, программного управления или регулирования имеет задающее устройство, т. е. элемент, задающий требуемое в данный момент времени значение регулируемого па­раметра. Для стабилизирующих систем это уставка постоянная ве­личина (например, яркость экрана дисплея устанавливается по­ложением регулятора яркости). Должна быть предусмотрена воз­можность изменения уставки в ответ на изменения в регулируе­мом объекте или условиях его эксплуатации.

В схемах программного регулирования роль задатчика выпол­няет устройство, передающее в систему заданный закон измене­ния управляемого параметра по времени. Например, в станках с копировальной системой (см. рис. 3.56) перемещение суппорта вы­зывает перемещение щупа вдоль копира. Копир имеет перемен­ную высоту, задающую требуемый вертикальный профиль. Тогда перемещение щупа вдоль копира будет сопровождаться его верти­кальным перемещением по заданному закону. Следящий гидро­привод передаст перемещение щупа инструменту, который воспроизведет требуемый профиль в детали.

В простейших системах числового управления программа со­держится на перфоленте в виде последовательности кодов требу­емых значений параметра. В нужный момент устройство ввода счи­тывает с перфоленты код очередного значения параметра и пере­дает его устройству ЧПУ, которое и выступает в роли задатчика.

В системах управления, построенных на микропроцессорах, про­грамма вводится в оперативную память микроЭВМ в табличной форме (задается последовательность значений параметра, следу­ющих через равные интервалы времени, и длина этого интерва­ла), или в аналитической форме (задается формула расчета значения параметра как функция времени, координат или других пара­метров). В процессе работы в определенные моменты времени ЭВМ рассчитывает заданное значение параметра, определяет показания датчика и сравнивает результат измерения с требуемым зна­чением.

Системы автоматического регулирования

На рис. 3.51 приведена типовая блок-схема системы автомати­ческого регулирования. Для получения информации о ходе произ­водственного процесса применяют датчик 9, или первичный пре­образователь информации — элемент автоматики, преобразую­щий контролируемую физическую величину У (геометрический размер, температуру, давление и т.д.) в некоторый сигнал, удобный для последующей обработки.

Рис. 3.51 Типовая функциональная система САР

В преобразователе 10 сигнал от датчика преобразуется в форму X(t), удобную для обработки в сравнивающем устройстве 2 для определения рассогласования ε₁ = Х₃ (t) -X(t) с программным сигналом управления X₃(t), по­ступающим с задающего устройства I. Преобразователь (усили­тель) 3 согласует сигнал ε₁ со входом последовательного коррек­тирующего устройства 4, вырабатывающего управляющий сигнал h(t) в соответствии с изменением рассогласования во времени. В усилителе 6 управляющий сигнал усиливается до мощности, дос­таточной для приведения в действие переключающего устройства (например, электромагнитного реле) и (или) исполнительного устройства 7 (например, электродвигателя). В исполнительном ус­тройстве сигнал преобразуется в силу или крутящий момент, ко­торый вызывает перемещение рабочего органа (например, суп­порта станка с закрепленным на нем инструментом), оказываю­щего непосредственное воздействие на объект регулирования ОР (процесс механической обработки заготовки). Для повышения ка­чества регулирования элементы системы могут быть охвачены кор­ректирующей обратной связью 8.

Систему автоматического регулирования принято рассматри­вать как состоящую из следующих частей:

• объекта регулирования;

• измерительного устройства, включающего задающее устрой­ство /, датчик регулируемого параметра объекта 9 с преобразователем 10 и сравнивающего устройства 2;

• следящего сервопривода, состоящего из корректирующего устройства 4, усилителя 6 и исполнительного устройства 7.

Обратная связь 9, 10 называется главной, поскольку по ней формируется сигнал рассогласования, определяющий работу всей системы. Вспомогательные обратные связи (например, 8) назы­вают внутренними.

Рассмотренная система регулирования управляет передачей энергии от источника питания рабочему органу при незначитель­ной мощности программного управляющего воздействия. В сер­воприводе регулятор по рассогласованию вырабатывает управля­ющий сигнал, усилитель усиливает его до требуемой мощности за счет внешнего источника энергии, исполнительное устройство пре­образует сигнал в механическое воздействие на рабочий орган. Сле­дящий привод может использоваться для воспроизведения входно­го управляющего сигнала с усилением его по мощности. Напри­мер, перемещение щупа, задаваемое копиром гидрокопироваль­ного станка, воспроизводится следящим гидроприводом, но уси­лие на инструменте многократно превышает усилие на копире.

Сервопривод сам является системой автоматического регули­рования с одной или несколькими обратными связями.