Классификация систем автоматического управления (регулирования)

Основными признаками деления автоматических систем на большие классы по характеру внутренних динамических процессов являются следующие.

1. По принципу управления САУ:

– обыкновенные (разомкнутые, замкнутые, комбинированные);

– самонастраивающиеся;

– игровые.

2. По назначению (характеру задающего воздействия) САУ:

– системы стабилизации (задающее воздействие Х_вх(t)=const);

– системы программного управления (задающее воздействие Х_вх(t) – известная, заранее заданная функция времени);

– следящие системы (задающее воздействие Х_вх(t) является случайной функцией времени).

Системы стабилизации применяются для поддержания постоянства управляемых величин различных объектов, например, напряжения генератора, угловой скорости вращения вала электродвигателя, температуры, давления в гермокамере и т. д.

Системы программного регулирования применяются для программного управления технологическими процессами, программного регулирования температуры, программного управления станками и т. п.

Следящие системы находят применение для управления, например, человеком - оператором, по приборам, положением вентиля крана, для управления положением РЛС ПУ.

На рис. выше приведена простейшая схема следящие системы управления антеной радиолокационной станции, а также структурная схема этой следящей системы. Роль измерительного элемента выполняет простейшая схема встречного включения двух потенциометров: задающего потенциометра П_З, размещенного на пульте управления, и принимающего П_П, движок которого связан с ось антены. Если положение движков потенциометров согласованы , то и система находится в состоянии покоя. При изменении положения движка задающего потенциометра на входе усилителя появится напряжение , величина и полярность которого будут определятся рассогласованием (ошибкой ). Усилитель приводит в действие исполнительный элемент, т.е. электродвигатель, который производит перемещение антены. Перемещение происходит до тех пор пока движок принимающего потенциометра не займет согласованное положение с движком задающего потециометра, при котором .

3. В зависимости от ошибки в установившемся режиме при постоянном внешнем воздействии (управляющем или возмущающем) системы автоматического управления принято подразделять на статические и астатические.

Используя рис. 2.6, нетрудно найти зависимость динамической ошибки во времени для автоматического управления в установившемся состоянии. Динамическая ошибка системы определяется следующим выражением:

(t) = X_вх(t) – X_вых(t). (2.1)

При установившихся значениях Х_вх.уст. и Х_{вых.уст.} находим установившуюся ошибку системы:

_уст = Х_вх.уст – Х_{вых.уст}. (2.2)

В зависимости от значения _уст и определяется тип системы автоматического управления. Система автоматического управления называется статической по отношению к управляющему воздействию, если при постоянном внешнем воздействии, стремящемся с течением времени к некоторому установившемуся значению, ошибка также стремится к постоянному значению, зависящему от величины управляющего воздействия.

X_вх(t)

X_вых(t)

X_вх(t)

X_вых(t)

X_вх(t)

X_вх(t)

X_вых(t)

X_вых(t)

t

а)

t

б)

Рис. 2.6. Статические и динамические характеристики САУ

управления управлени

На рис. 2.6, а показано применение характеристик Х_вх(t) и Х_вых(t) для статических систем автоматического управления. Из рисунка видно, что в установившемся состоянии у статической системы имеется ошибка _уст0.

Система автоматического управления именуется астатической по отношению к управляющему воздействию, если при воздействии, стремящемся к установившемуся значению, ошибка стремится к нулю независимо от величины воздействия. На рис. 2.6, б показано изменение характеристик Х_вх(t) и Х_вых(t) для астатической системы автоматического регулирования. Как видно из рисунка, у астатической системы _уст=0.

На основании этого можно сделать заключение о том, что по точности астатические системы лучше статических и поэтому последние годы находят более широкое применение.

4. В зависимости от характера сигналов на входе и выходе элементов автоматического устройства:

– САУ непрерывного управления (сигналы на входе и выходе всех элементов представляют собой непрерывные функции времени);

– САУ дискретного управления (импульсные, релейные);

5. По виду дифференциальных уравнений, описывающих процессы управления:

– линейные САУ (процессы описываются линейными уравнениями);

– нелинейные САУ (процессы описываются нелинейными уравнениями).

6. По числу управляемых величин:

– САУ одноканальные (с одной управляемой величиной);

– САУ многоканальные (с несколькими управляемыми величинами).

7. По виду используемой энергии:

– электрические;

– гидравлические;

– пневматические;

– электрогидравлические;

– электропневматические.

САУ можно классифицировать и по другим признакам.