2.1.2 Види зворотного зв’язку

Об'єкт керування – це технічний пристрій або технологічний процес, деякі фізичні величини якого підтримуються незмінними або підлягають цілеспрямованим змінам.

Найбільше поширення в техніціу одержав принцип зворотного зв'язку (рис. 2.4). Тут керуючий вплив коректується залежно від вихідний величини y(t). І вже не важливо, які збурювання діють на ОУ. Якщо значення y(t) відхиляється від необхідного, то відбувається коректування сигналу u(t) з метою зменшення даного відхилення. Зв'язок виходу ОУ з його входом називається головним зворотним зв'язком (ОС).

Рис. 2.4 – Принцип зворотного зв^,язку

Рис. 2.5 – Приклад зворотного зв^,язку

Рис.2.6 – Формування ЗУ необхідного значення вихідної величини y_о(t)

В окремому випадку рис. 2.6 ЗУ формує необхідне значення вихідної величини y_о(t), що рівняється з дійсним значенням на виході САК y(t). Відхилення e = y_о-y з виходу пристрою, що порівнює, подається на вхід регулятора Р, що поєднує в собі УУ, УО, ЧЕ. Якщо e 0, то регулятор формує керуючий вплив u(t), що діє доти, поки не забезпечиться рівність e = 0, або y = y_о. Тому що на регулятор подається різниця сигналів, такий зворотний зв'язок називається негативним, на відміну від позитивного зворотного зв'язку, коли сигнали складаються.

Таке керування у функції відхилення називається регулюванням, а подібну САУ називають системою автоматичного регулювання (САР). Так на рис. 2.7 зображена спрощена схема САР хлібопекарської печі. Роль ЗУ тут виконує потенціометр, напруга на якому U_з рівняється з напругою на термопарі U_т. Їхня різниця U через підсилювач подається на виконавчий двигун, що регулює через редуктор положення движка реостата в ланцюзі. Наявність підсилювача говорить про те, що дана САР є системою непрямого регулювання, тому що енергія для функцій керування береться від сторонніх джерел живлення, на відміну від систем прямого регулювання, у яких енергія береться безпосередньо від ОУ, як, наприклад, у САР рівня води в баці рис. 2.5.

Рис .2.7 – Спрощена схема САР хлібопекарської печі

Характерною рисою схеми є наявність вимірювально-перетворювального пристрою, що забезпечує роботу автоматичного регулятора зі стандартними значеннями струму або напруги. Вимірювально-перетворювальний пристрій виконує наступні функції: перетворить нестандартний вхідний сигнал у стандартний вихідний; здійснює фільтрацію вхідного сигналу; здійснює лінеаризацію статичної характеристики датчика з метою одержання лінійного діапазону.

Для розрахункових цілей вихідну схему спрощують до схеми, що включає в себе тільки АР - регулятор, ЕС- елемент порівняння й ОР - об'єкт регулювання. Тут під об'єктом регулювання вже розуміється незмінна частина системи, що складається з вимірювально-перетворювального пристрою, виконавчого механізму, регулювального органа й властиво об'єкта керування.

2.1.3 Способи корекції сак

2.1.3.1 Застосування принципу зворотного зв'язку

Найбільше поширення в техніку одержав принцип зворотного зв'язку рис. 2.3. Тут керуючий вплив коректується залежно від вихідної величини y(t). І вже не важливо, які збурювання діють на ОУ. Якщо значення y(t) відхиляється від необхідного, то відбувається коректування сигналу u(t) з метою зменшення даного відхилення. Зв'язок виходу ОУ з його входом називається головним зворотним зв'язком (ОЗ).

В окремому випадку ЗУ формує необхідне значення вихідної величини y_о(t), що рівняється з дійсним значенням на виході САК y(t). Відхилення e = y_о-y з виходу пристрою, що порівнює, подається на вхід регулятора Р, що поєднує в собі УУ, УО, ЧЕ. Якщо e 0, то регулятор формує керуючий вплив u(t), що діє доти, поки не забезпечиться рівність e = 0, або y = y_о. Тому що на регулятор подається різниця сигналів, те такий зворотний зв'язок називається негативної, на відміну від позитивного зворотного зв'язку, коли сигнали складаються.

Таке керування у функції відхилення називається регулюванням, а подібну САК називають системою автоматичного регулювання (САР). Так на рис. 2.5 зображена спрощена схема САР хлібопекарської печі. Роль ЗУ тут виконує потенціометр, напругу на якому U_з рівняється з напругою на термопарі U_т. Їхня різниця U через підсилювач подається на виконавчий двигун ВД, що регулює через редуктор положення движка реостата в ланцюзі НЕ. Наявність підсилювача говорить про те, що дана САР є системою непрямого регулювання, тому що енергія для функцій керування береться від сторонніх джерел харчування, на відміну від систем прямого регулювання, у яких енергія береться безпосередньо від ОУ, як, наприклад, у САР рівня води в баці рис. 2.3.

Недоліком принципу зворотного зв'язку є інерційність системи. Тому часто застосовують комбінацію даного принципу із принципом компенсації, що дозволяє об'єднати достоїнства обох принципів: швидкість реакції на збурювання принципу компенсації й точність регулювання незалежно від природи збурень принципу зворотного зв'язку.