Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

функциональный Анализ

систем управления

Методические указания

по выполнению практической работы по курсу

«Теория автоматического управления»

для студентов специальности 120100

всех форм обучения

Одобрено

редакционно-издательским советом

Балаковского института техники,

технологии и управления

Балаково 2009

Введение

Данная работа является первой из комплекса практических работ по анализу систем автоматического регулирования машиностроительных процессов. Целью данной работы является освоение принципа работы системы управления с обратной связью и получения навыков анализа их функциональных схем.

В работе, на основании общих закономерностей работы систем управления, по функциональной схеме системы управления выявляются все основные и дополнительные элементы системы, сигналы, действующие в системе, входные, выходные воздействия. На основании этого устанавливается принцип работы системы и строится структурная схема системы управления.

Основы работы систем управления с отрицательной обратной связью

Алгоритм работы системы с отрицательной обратной связью содержит следующие непрерывно выполняющиеся операции.

1. Установить заданное значение управляемой переменной g.

2. Измерить текущее значение управляемой переменной x.

3. Определить ошибку управления .

4. По полученной ошибке определить величину управляющего воздействия

.

5. Подать полученное управляющее воздействие на объект управления.

6. Учесть динамику объекта управления, для чего выждать время, необходимое для изменения выходного управляемого параметра под действием нового значения управляющего значения.

7. При постоянном значении задания вернуться к пункту 2, при изменении задания - к пункту 1 и повторить цикл операций.

Данный алгоритм управления можно представить в виде структурной схемы, представленной на рис. 1. Обратим внимание, что объект управления имеет, как минимум, 2 входа: возмущающее воздействие f и управляющее воздействиеuи один выход – управляемый параметрx. Непрерывное выполнение операций необходимо по двум причинам. Во-первых, на начальной стадии процесса регулирования, возможно, потребуется несколько циклов подбора необходимого значения регулирующего воздействия для вывода регулируемой переменной на заданное значение. Во-вторых, имеется влияние так называемых возмущающих воздействий - изменение других входных параметров объекта управления. Возмущающие воздействия вновь приводят к отклонению регулируемой величины от заданного значения и потребуются новые циклы для нахождения нового значения управляющего воздействия, обеспечивающего возврат регулируемой величины на заданное значение.

Элементы систем управления

Для реализации рассмотренного алгоритма управления нужны следующие элементы системы.

1. Задатчик заданного значения регулируемой переменной.

2. Датчик для измерения регулируемой переменной на выходе объекта

управления.

3. Элемент сравнения для расчета ошибки управления.

4. Управляющее устройство для расчета значения управляющего воздействия при текущем значении ошибки управления.

5. Исполнительный механизм для изменения на объекте управления параметра, используемого в качестве управляющего воздействия.

6. Объект управления с выбранным одним входом в качестве управляющего воздействия и одним выходом – регулируемого параметра.

Кроме данных обязательных элементов в системе управления могут быть дополнительные элементы: преобразователи, усилители и другие элементы для согласования элементов системы по виду энергии, мощности сигналов и т.д.