- •Московский ордена ленина энергетический институт
- •Предисловие
- •Глава 1 общая характеристика систем автоматики и телемеханики
- •§ 1-1. Введение. Основные понятия
- •Рис 1-2 а — структура системы автоматического управления, б — структура управляющего устройства
- •§ 1-2. Основные принципы автоматического регулирования
- •Рис 1-3 а —схема регулирования по отклонению, б — схема регулирования по возмущению
- •§ 1-3. Основные сведения о системах телемеханики
- •Рис 1-5. Структурные схемы систем телемеханики
- •§ 1-4. Примеры систем автоматики и телемеханики
- •Рис 1-7. Два типа сар скорости электродвигателя
- •Рис 1-11 Блок-схема телемеханической системы с увм
- •Глава 2 элементы автоматического контроля
- •Рис 2-1. Датчик как преобразователь (а) и его возможная статическая характеристика (б)
- •§ 2-1. Резисторные датчики
- •§ 2-2. Индуктивные датчики
- •Рис 2-4 Индуктивные датчики и их характеристики
- •Рис 2-5 Дифференциальный индуктивный датчик
- •Рис 2 6 Дифференциальный трансформатор
- •§ 2-3. Генераторные датчики
- •Рис 2-7 Тахогенераторы постоянного (а) и переменного (б) тока
- •Рис 2-8 Вариант схемы термокомпенсации
- •§ 2-4. Схемы включения датчиков
- •Рис 2-9 Схемы включения датчиков
- •§ 2-5. Устройства сравнения
- •Рис 2-10 Устройства сравнения на потенциометрах
- •Рис 2-11. Соединение сельсинов (а) и индикаторная схема включения (б)
- •§ 2-6. Приборы автоконтроля
- •Рис 2-12. Электрическая схема автопотенциометра (а) и диаграмма напряжений и токов фазочувствительного каскада (б)
- •И диаграмма его работы (б)
- •Глава 3 характеризация сар и ее элементов
- •§ 3-1. Способы характеризации систем
- •§ 3-2. Составление уравнений сар и их линеаризация
- •§ 3-3. Динамические характеристики во временной области
- •Рис 3-3 Схема определения импульсной характеристики и переходной функции
- •§ 3-4. Динамические характеристики в частотной области
- •§ 3-5. Связь между различными динамическими характеристиками
- •Глава 4 структурный метод анализа сар
- •§ 4-1. Функциональные и структурные схемы сар
- •§ 4-2. Типовые звенья и их характеристики
- •Рис 4-1 Примеры безынерционных звеньев
- •Рис 4-2 Динамические характеристики безынерционных звеньев
- •Рис 4-3 Примеры инерционных звеньев
- •Рис 4-5 Примеры интегрирующих звеньев
- •Рис 4-6 Динамические характеристики интегрирующего звена
- •Рис 4-9. Примеры упругих звеньев
- •Рис 4-13 Частотные характеристики звена запаздывания
- •§ 4-3. Основные способы соединения звеньев
- •Рис 4-14 Основные способы соединения звеньев
- •Рис 4 15 Пример построения логарифмических частотных характеристик
- •§ 4-4. Преобразование структурных схем
- •Рис 4* Правила структурных преобразований
- •Глава 5 устойчивость линейных сар
- •§ 5-1. Понятие об устойчивости
- •§ 5-2. Характеристическое уравнение сар
- •Как известно, решение уравнения
- •§ 5-3. Критерий устойчивости Рауса — Гурвица
- •§ 5-4. Критерий Найквиста. Запас устойчивости
- •Рис 5-8 к формулировке критерия Найквиста для логарифмических частотных характеристик
- •Глава 6 качество процесса регулирования
- •§ 6-1. Точность регулирования
- •При гибкой обратной связи, когда
- •§ 6-2. Качество переходных процессов регулирования
- •§ 6-3. Оценки качества переходного процесса по частотным характеристикам
- •§ 6-3-1. Оценка качества сар с типовой лачх по номограммам
- •§ 6-3-2. Построение переходной функции по вчх замкнутой системы
- •Рис 6-8
- •§ 6-4. Интегральные оценки качества переходного процесса
- •Глава 7 стабилизация и элементы синтеза сар
- •§ 7-1. Построение лачх по техническому заданию
- •§ 7-2. Последовательная схема коррекции сар
- •§ 7-3. Коррекция с помощью обратной связи
- •Рис 7-7
- •§ 7-4. Сравнительная оценка методов коррекции
Рис 1-2 а — структура системы автоматического управления, б — структура управляющего устройства
характеризуемом переменной Y, информация о желаемом состоянии объектаY0 и информация о действующих на объект возмущенияхZ. Поскольку воздействияY и Z могут иметь различную физическую природу (см. примеры 1-1, 1-2), то вначале необходимо их преобразовать в величины, удобные для обработки в вычислительном устройствеВУ (рис. 1-2,6). Такими преобразователями являются чувствительные элементы — датчики, совокупность которых образуетчувствительное устройство (ЧУ).
Вычислительное устройство по поступающей в него информации формирует законы управления по правилам (алгоритмам), которые в него заложены конструктором. Найденные законы управления преобразуются в различные по физической природе управляющие воздействия с поощьюисполнительных устройств (ИУ).
Далее будут рассмотрены только системы регулирования одной величины у (одномерные САР).
В зависимости от желаемого характера изменения регулируемой переменной различают:
а) системы автоматической стабилизации, в которых регулируемая величина должна поддерживаться постоянной;
б) системы программного регулирования, в которых регулируемая величина должна изменяться по заранее известному закону;
в) следящие системы, в которых регулируемая величина должна изменяться по заранее неизвестному закону;
г) система экстремального регулирования, в которых регулируемая величина должна поддерживаться максимальной (или минимальной)(min), причем это значение может быть заранее неизвестным.
В связи со стремлением наилучшим образом управлять объектами привлекательна задача создания оптимальных САР, выполняющих свои функции наилучшим образом с точки зрения выбранногокритерия качества. Поскольку условия работы САР могут меняться в зависимости от возмущении наОУ, то может оказаться, что оптимальная САР также должна менять во времени характеристики своегоУУ (например, изменять алгоритму управления или параметры этих алгоритмов). Обычно в САР не заложена возможность автоматически изменять характеристикиУУоднако в последние годы большое внимание привлекаютадаптивные САР (самонастраивающиеся системы автоматического управления), которые автоматически изменяют (настраивают) характеристикиУУтаким образом; чтобы работа САР, оцениваемая по выбранному критерию качества, была наилучшей [1].
§ 1-2. Основные принципы автоматического регулирования
Различают два основных принципа регулирования: регулирование по отклонению (принцип Ползунова (1765)-Уатта (1785) ирегулирование по возмущению (принцип Понселе). Рассмотрим эти принципы.
При регулировании по отклонению действительное значение регулируемой величины сравнивается с желаемым значением, и управление формируется в УУ (регуляторе) в зависимости ототклонения (ошибки регулирования(рис. 1-3,а). Поскольку в, этом случае производится проверка результатов управления, то системы такого типа получили названиезамкнутые САР. Как видно из блок-схемы такой системы, в ней имеется цепьобратной связи (о. с.) по которой информация с выхода САР о состоянииОУ поступает на вход системы для сравнения с информацией о желаемом состоянии. Заметим, что в ряде случаев для улучшения (коррекции свойств САР в ней имеются еще связи типа обратных, которые в отличие от главной (информационной) обратной связи, называют корректирующими. Таким образом, влияние возмущенийz на регулируемую величинуукомпенсируется в замкнутой САР изменением управляющего воздействия и, зависящего от отклоненияе.
При регулировании по возмущению управление вырабатывается лишь на основе желаемого изменения регулируемой величиныy0и в зависимости от возмущенияz. (рис. 1-3,б). В этом случае не производится проверка результата управления, и система