1.3. Классификация систем автоматического управления

Для ознакомления с основными видами систем автоматического регулирования рассмотрим классификацию САУ по ряду признаков.

1. По характеру изменения задающего воздействий САУ классифицируются:

1. системы автоматической стабилизации;

2. системы программного регулирования;

3. следящие системы.

Системы автоматической стабилизации предназначены для поддержания постоянства регулируемой величины X_вых. При этом задающее воздействие X_З является постоянным (X_З=const). Структура такой системы одинакова с САР по отклонению. Системы автоматической стабилизации широко применяются в производственных условиях и предназначены для поддержания постоянства различных величин – напряжения, тока, мощности, давления, температуры, различного рода соотношений и пропорций.

Системы программного регулирования служат для изменения регулируемой величины во времени по определённому заранее установленному закону, называемому программой. В этом случае задающая величина изменяется во времени

.

В качестве примера можно назвать САР электроприводов с задатчиками интенсивности, позволяющими с заданной интенсивностью изменять скорость двигателя. Системы программного управления применяются также для отработки механизмом заданных программой перемещений. Пример: программное управление станками, подъёмными и транспортными механизмами и др.

Следящие системы применяются для поддержания соответствия между регулируемой величиной X_вых и задающим воздействием X_З при случайных заранее не определенных изменениях X_З во времени. Следящие системы широко применяются в различных областях техники, где требуется воспроизведение одним устройством перемещения другого устройства без механической связи между ними. Такая необходимость возникает при дистанционном управлении и измерении различных технологических величин с передачей показаний приборов на расстояние.

2. По способу передачи и преобразованию сигналов САУ разделяется на системы:

1. непрерывного действия;

2. дискретного действия.

САР непрерывного действия характеризуются тем, что в них в процессе регулирования сигналы на выходе всех элементов системы являются непрерывными функциями во времени.

САР дискретного (импульсного) действия отличаются тем, что в них через определенные промежутки времени происходит размыкание и замыкание контуров управления специальным устройством. Время управления делится на интервалы действия импульсов, в течение которых процессы протекают так же, как и в системах непрерывного управления, и паузы, в течение которых действие регулятора на систему прекращается.

Следовательно, в САР импульсного действия непрерывный сигнал преобразуется (квантуется) в серию импульсов, амплитуда и ширина или число которых в отдельные (дискретные) отрезки времени пропорциональны этому сигналу.

Основными формами преобразования непрерывной величины в дискретную являются:

1. амплитудное преобразование (квантование по уровню), при котором высота импульса пропорциональна дискретному значению непрерывной величины;

2. широтное преобразование (квантование по ширине), при котором ширина импульса (при постоянном периоде повторении импульсов) пропорциональна дискретному значению непрерывной величины;

3. кодо-импульсное преобразование, при котором через определенные промежутки времени вырабатываются серии (пакеты) импульсов, выражающие в определенном коде дискретное значение непрерывной величины.

Основными параметрами импульсов являются:

1. высота (амплитуда);

2. длительность или ширина ;

3. расстояние между импульсами или период повторения .

Расстояние между импульсами определяется их временным положением, т.е. фазой, или частотой . Величина называется скважностью и численно равна отношению времени импульса к периоду повторения , т.е..

САР релейного действия называется такая система, среди основных элементов которой содержится хотя бы один релейный. Работа релейного элемента характеризуется тем, что при непрерывном изменении входной величины X_ВХ и достижении ею определённого значения X_п, называемого пороговым, его выходная величина скачкообразно возрастает до значения X_{ВЫХ 0} (рис 1.8).

Преимуществом дискретного способа преобразования и передачи сигналов состоит в большей по сравнению с непрерывным управлением помехозащищенностью, что увеличивает точность работы системы, и большим быстродействием.

3. По свойствам в устанавливающемся режиме САУ делится на:

1. статические;

2. астатические.

В основе принципа такого деления лежит точность поддержания постоянства регулируемой величины при изменении нагрузки.

Статическая САР – система, в которой при изменении основного возмущения (нагрузки) регулируемая величина отклоняется от заданной величины и величина этого отклонения пропорциональна нагрузке. Статическая характеристика такой системы имеет следующий вид (рис. 1.9), где ∆X_ВЫХ – статическое отклонение регулируемой величины, пропорциональное нагрузке X_ВОЗМ. Такие системы часто называют системами пропорционального регулирования.

Точность поддержания постоянства регулируемой величины определяется статическим отклонением и характеризуется статизмом системы.

В ТАУ под статизмом системы понимают отношение отклонения регулируемой величины от заданной к заданной величине при номинальной нагрузке

.

Астатическая САР – система, которая в установившемся режиме работает без остаточного отклонения. Регулируемая величина в этой системе не зависит от нагрузки. Поэтому статизм характеристики данной системы равен нулю. При отклонении регулируемой величины от заданного значения, например, вследствие приложения нагрузки, в системе возникает процесс регулирования, при котором отклонение стремится к нулю, а регулирующее воздействие – к новому установившемуся значению.