Лекция 3. Принципы управления сау

Цель лекции: изучение принципов управления САУ, понятие регулируемого управления.

Задачи лекции:

1. Принципы регулирования САУ.

2. Понятие регулятора.

3. Понятие измерительного устройства.

Желаемый результат:

Студенты должны знать:

• Принципы регулирования САУ.

• Примеры регуляторов САУ.

• Виды измерительных устройств.

Учебный материал Принципы регулирования сау

Управляющее устройство, вырабатывающее сигналы управления по указанному принципу, называется регулятором.

При использовании принципа обратной связи выходные переменные объекта можно разделить на регулируемые и измеряемые.

Регулируемыми переменными будем называть те физические переменные объекта, которые непосредственно характеризуют процесс регулирования. При разработке систем управления именно на эти переменные накладываются требования к точности, быстродействию и др.

Измеряемыми переменными ,будем называть сигналы датчиков, которые подаются в регулятор, как правило, в виде электрических величин. Среди измеряемых переменных можно выделить главные и вспомогательные (корректирующие) измеряемые переменные. Главные измеряемые переменные, как правило, пропорциональны регулируемым переменным. Они образуют главные обратные связи, с помощью которых система выполняет своё функциональное значение. Вспомогательные измеряемые переменные образуют корректирующие обратные связи, которые служат для улучшения динамических свойств системы.

Отметим, что при использовании принципа регулирования по отклонению по главным и вспомогательным контурам системы реализуется отрицательная обратная связь. На схеме рис.1.5 элемент, формирующий отклонение

,

выделен отдельным звеном. Здесь -задающие воздействия, которые определяют желаемое поведение регулируемых переменных системы. При этом, если , то система выполняет функцию стабилизации переменныхи называется системой стабилизации, а при- функцию слежения за командным сигналом и называется следящей системой. Следует заметить, что для следящих систем, как правило, неизвестная функция времени. При построении автоматических систем иногда используют комбинированное управление, объединяя рассмотренные выше принципы. При этом наиболее часто комбинируют программное и стабилизирующее управление. Общая структурная схема автоматической системы в этом случае имеет вид рис. 1.6.

Рис. 1.6

В такой системе регулятор выполняет функцию стабилизации программной траектории системы, которая задается программным управлением и задающим воздействием.

На схеме пунктиром показаны возможные компенсационные связи по возмущению (если оно измеряемо) и по задающему воздействию (в виде некоторого оператора от задающего воздействия).

Пример 1.1. В качестве примера рассмотрим систему стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока, функциональная схема которой приведена на рис. 1.7.

Рис. 1.7

Система состоит из двигателя , работающего на изменяющуюся нагрузку, усилителя мощности, в качестве которого используется нереверсный поляризованный магнитный усилительи регулятора. На вход регулятора поступает сигнал, пропорциональной разности заданной скорости стабилизациии действительной скорости вращения нагрузки, которая изменяется тахогенератором. Кроме того, на регулятор подается также сигнал, пропорциональный отклонению напряженияc делителя , от требуемого значения .

Система работает следующим образом. При нормальной нагрузке с выхода магнитного усилителя снимается напряжение, под действием которого двигатель вращается с заданной (программной) скоростью. При этом напряжения с тахогенератора ис делителя равны по величине и противоположны по знаку соответствующим напряжениям задатчиков и , и с выходов сумматоров и сигналы равны нулю. На обмотку управлениянапряжение не подается, а выходное напряжениеобеспечивается выбором напряжения смещения.

Отметим, что типовая статистическая характеристика поляризованногоимеет вид рис. 1.8, и параметры усилителя выбирают таким образом, что напряжениеприходится на середину линейного участка этой характеристики.

При изменении нагрузки изменяется скорость двигателя, что приводит к появлению напряжения на входе регулятора, и напряжение также изменяется. Причем это изменение таково, что скорость двигателя становится близкой к заданной.

В рассмотренной системе регулируемой переменной является скорость двигателя и, следовательно, главной измеряемой переменной является напряжение с тахогенератора. Напряжение с делителяобразует вспомогательную корректирующую обратную связь, с помощью которой улучшаются динамические свойства системы. Отметим также, что в системе рис. 1.7 реализуется комбинация принципов программного управления и стабилизации. При этом программное управление формируется с помощью напряжения смещения, а стабилизирующее управление вырабатывается регулятором, работающим по принципу отрицательной обратной связи.