2 Функциональная схема, описание принципа построения сар и её работы при изменении задающего и возмущающих воздействий.

2.1 Назначение системы

САР должна решать две основные задачи:

а) обеспечивать с требуемой точностью изменение регулируемой величины (угловой скорости) пропорционально вводимому извне задающему воздействию (напряжению на выходе задающего устройства), преодолевая инерцию объекта управления и других элементов;

б) нейтрализовать действие возмущения (момента сопротивления), стремящегося отклонить регулируемую величину от требуемого значения.

2.2 Выявление отдельных функциональных частей сар

САР состоит из двух основных частей: объект регулирования и автоматического регулятора. В рассматриваемой системе (рисунок - 1) объектом регулирования является электродвигатель (Д) постоянного тока с независимым возбуждением. Регулируемой величиной является его угловая скорость Ω(t). Напряжение преобразователя U_п(t), которое прикладывается к якорю двигателя является управляющим воздействием.

При математическом описании САР учтено возмущение в виде момента сопротивления М_С(t), на валу двигателя. Кроме того, на следящую систему, как возмущения, влияют изменения напряжения питающей сети и изменения температуры среды. В САР учтено влияние только момента сопротивления М_С.

Задающим элементом (ЗЭ), с помощью которого оператор вручную устанавливает заданное значение угловой скорости двигателя в рассматриваемой САР является задающий потенциометр. С его выхода снимается задающее напряжение U_з(t).

В качестве чувствительного элемента используется датчик скорости (ДС), преобразующий угловую скорость Ω(t) в напряжение U_дс(t).

Сравнение напряжений U_з(t) и U_дс(t), сопровождающееся выработкой напряжения рассогласования U_р(t) осуществляется на входе усилителя (У). Кроме того, усилитель усиливает напряжение U_р(t) до уровня U_У(t), необходимого для приведения в действие преобразователя (П).

Преобразователь, предназначен для выработки управляющего воздействия U_П(t), приводящего в действие двигатель(M).

2.3 Функциональная схема

Рисунок - 2 Функциональная схема

2.4 Принцип построения системы

В рассматриваемой САР есть отрицательная обратная связь по регулируемой величине. Принцип отрицательной обратной связи – есть принцип регулирования по отклонению.

2.5 Описание процессов при изменении задающего и возмущающего воздействий

При подаче на вход задающего напряжения и при неизменном моменте сопротивления (данная система реагирует на ошибку) из сигнала задания U_З(t) вычитается сигнал датчика скорости U_ДС(t) и получаем сигнал ошибки U_Р(t)= U_З(t)–U_ДС(t), который поступает на вход усилителя, где усиливается до значения U_У(t). Полученный сигнал подаётся на вход преобразователя П, где также усиливается по мощности до значения U_П(t) и это значение напряжения подаётся на якорную обмотку двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. В результате появляется вращательный момент. Двигатель начинает набирать скорость. Т.к. двигатель является инерционным элементом, то мгновенно заданного значения скорости достичь он не может.

По мере увеличения скорости увеличивается напряжение, снимаемое с датчика скорости и уменьшается напряжение ошибки U_Р(t). При достижении двигателем заданной скорости на входе усилителя устанавливается соответствующее ей значение напряжение ошибки.

При увеличении момента сопротивления М_С и при постоянном U_З(t) в первый момент снижается скорость вращения вала двигателя, следствием чего является уменьшение напряжения на выходе датчика скорости и увеличение напряжения ошибки. Увеличенный сигнал ошибки, проходя через усилитель и преобразователь, усиленный ими поступает на вход двигателя (на его якорную обмотку). Результатом является увеличение вращающего момента. С увеличением скорости датчик скорости увеличивает напряжение U_ДС(t) и начинается уменьшение напряжения ошибки. Скорость двигателя восстанавливается на первоначальном уровне, а сигнал максимально приближается к первоначальному значению и система стабилизируется.