Замкнутые системы автоматического управления

1.2. Структура систем управления: простые и многомерные системы

В теории управления техническими системами часто бывает удобно систему разделить на набор звеньев, соединенных в сетевые структуры. В простейшем случае система содержит одно звено, на вход которого подается входной воздействие (вход), на входе получается отклик системы (выход).

В теории Управления Техническими Системам используют 2 основных способа представления звеньев систем управления:

— в переменных “вход-выход”;

— в переменных состояния (более подробно см. разделы 6…7).

Представление в переменных “вход-выход” обычно используется для описания относительно простых систем, имеющих один “вход” (одно управляющее воздействие) и один “выход” (одна регулируемая величина, см. рисунок 1.2.1).

Рис. 1.2.1 – Схематическое представление простой системы управления

Обычно такое описание используется для технически несложных САУ (систем автоматического управления).

В последнее время широкое распространение имеет представление в переменных состояния, особенно для технически сложных систем, в том числе и для многомерных САУ. На рис. 1.2.2 приведено схематичное представление многомерной системы автоматического управления, где u1(t)…um(t) — управляющие воздействия (вектор управления), y1(t)…yp(t) — регулируемые параметры САУ (вектор выхода).

Рис. 1.2.2 — Схематическое представление многомерной системы управленияя

Рассмотрим более детально структуру САУ, представленную в переменных “вход-выход” и имеющую один вход (входное или задающее, или управляющее воздействие) и один выход (выходное воздействие или управляемая (или регулируемая) переменная).

Предположим, что структурная схема такой САУ состоит из некоторого числа элементов (звеньев). Группируя звенья по функциональному принципу (что звенья делают), структурную схему САУ можно привести к следующему типовому виду:

Рис. 1.2.3 — Структурная схема системы автоматического управления

Символом ε(t) или переменной ε(t) обозначается рассогласование (ошибка) на выходе сравнивающего устройства, которое может “работать” в режиме как простых сравнительных арифметических операций (чаще всего вычитание, реже сложение), так и более сложных сравнительных операций (процедур).

Популярные статьи  Термоэлектрический генератор

Так как y1(t) = y(t)*k1, где k1 — коэффициент усиления, то ==> ε(t) = x(t) — y1(t) = x(t) — k1*y(t)

Задача системы управления состоит в том (если она устойчива), чтобы “работать” на уничтожение рассогласования (ошибки) ε(t), т.е. ==> ε(t) → 0.

Следует отметить, что на систему управления действуют как внешние воздействия (управляющее, возмущающее, помехи), так и внутренние помехи. Помеха отличается от воздействия стохастичностью (случайностью) своего существования, тогда как воздействие почти всегда детерминировано.

Для обозначения управляющего (задающего воздействие) будем использовать либо x(t), либо u(t).

Замкнутая система — автоматическое управление

Замкнутая система автоматического управления содержит вычислительное устройство, вырабатывающее дискретные команды. Объект управления представляет собой фильтр нижних частот, на который действует белый шум.

Замкнутая система автоматического управления может быть представлена несколькими операционными блоками, которые связывают отдельные переменные величины системы, являющиеся функциями времени. Каждый отдельный блок представляется дифференциальным уравнением.

Замкнутые системы автоматического управления различаются по назначению: системы поддержания постоянства регулируемой переменной, системы программного управления и следящие системы.

Замкнутые системы автоматического управления работают всегда в реальном масштабе времени и правильность выполнения целевой функции контролируется с помощью обратных связей. По цепям обратной связи в систему управления непрерывно поступают сигналы о необходимости внесения корректировки в ход процесса.

Замкнутые системы автоматического управления являются более совершенными, чем разомкнутые, но в то же время и более сложными.

Замкнутыми системами автоматического управления называются системы, имеющие замкнутый цикл управления.

Пример замкнутой системы автоматического управления, выполняющей вторую функцию, показан на рис. 1 — 2, где представлен генератор постоянного тока с поддержанием напряжения за счет отрицательной обратной связи по напряжению. При возрастании нагрузки сигнал обратной связи а ВЫх падает, а сигнал и на входе преобразователя П возрастает.

Пример замкнутой системы автоматического управления, выполняющей вторую функцию, показан на рис. 1 — 2, где представлен генератор постоянного тока с поддержанием напряжения за счет отрицательной обратной связи по напряжению. Эта обратная связь связывает выходную величину иВЬ1х с входной [ / вх. При возрастании нагрузки сигнал обратной связи а Вых падает, а сигнал и на входе преобразователя П возрастает.

Такую замкнутую систему автоматического управления называют системой автоматического регулирования.

Функциональная схема системы автоматического регулирования усиления ( АРУ вперед.| Функциональная схема разомкнутой системы автоматического управления.

В замкнутых системах автоматического управления ( рис. 18 — 9) или, как их иногда называют, системах автоматического регулирования имеется обратная связь с выхода — на вход. Действие такой системы основано на сравнении выходной величины со входной ( или с образцовым, заранее установленным значением) и выработке управляющих сигналов, соответствующих результату этого сравнения. Сравнение входной и выходной величин осуществляется специальным измерительным элементом ИЗ.

При анализе замкнутых систем автоматического управления, содержащих стохастические нелинейности, неизбежны трудности, обусловленные невозможностью заранее предсказать характер законов распределения координат системы.

Электрическая и структурные схемы асинхронного двигателя.

Питание электродвигателя в замкнутой системе автоматического управления производится от индивидуального регулируемого преобразователя. В электроприводах постоянного тока применяют электромашинные ( система Г — Д) и статические преобразователи ( система УРВ-Д и ТП-Д), в электроприводах переменного тока различные преобразователи частоты.

Согласно этому критерию, замкнутая система автоматического управления будет устойчива, если амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы охватывает т / 2 раз критическую точку ( — 1; / 0) в положительном направлении, где т — число корней характеристического уравнения разомкнутой системы с положительной вещественной частью.

Популярные статьи  Осциллограф — понятие и конструкция прибора
Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: