Что является целью управления в следящей системе

Следящая система управления

Пример следящей системы — радиолокационная станция, в её задачи входит сопровождение цели с заранее неизвестным законом движения.

Следящая система может быть реализована с любым фундаментальным принципом управления и отличается от аналогичной системы программного управления тем, что вместо датчика программы в ней будет размещено устройство слежения за изменениями внешних воздействий.

В следящих системах управляющее воздействие также является величиной переменной, но математическое описание его во времени не может быть установлено, так как источником сигнала служит внешнее явление, закон изменения которого заранее неизвестен.

Так как следящие системы предназначены для воспроизведения на выходе управляющего воздействия с возможно большей точностью, то ошибка, так же как и в случае систем программного регулирования, является той характеристикой, по которой можно судить о динамических свойствах следящей системы. Ошибка в следящих системах, как и в системах программного регулирования, является сигналом, в зависимости от величины которого осуществляется управление исполнительным двигателем.

Связанные понятия

Имитационные модели связаны не с аналитическим представлением, а с принципом имитации с помощью информационных и программных средств сложных процессов и систем в самом сложном аспекте — динамическом.

Мнемони́ческий щи́т (от греч. μνημο – «память») – это диспетчерское оборудование, устройство визуализации информации, предназначенное для оперативного отображения данных о состоянии объекта наблюдения. Представляет собой несущую конструкцию с размещенной на ней схемой объекта диспетчеризации (мнемосхемой).

Источник

Реферат: Автоматическое управление. Следящие системы

Введение

Термин «автоматическое управление» означает процесс управления техническим объектом без вмешательства человека. При этом объект управления должен быть способен воспринимать управляющие воздействия – сигналы, содержащие информацию о том, что должно в них произойти. В большинстве случаев эти сигналы генерируются специальным управляющим устройством на основе информации о текущем состоянии объекта и его окружении. Таким образом, предметом автоматического управления, как раздела технической кибернетики, являются информационные связи и потоки в системе, образуемой объектом управления и управляющим им устройством, безотносительно к их физической природе и конкретному техническому исполнению.

Тот же принцип управления используется в следящих системах.

Следящая система управления — вид системы автоматического управления, в которой заранее неизвестен вид управляющего воздействия. Обычно следящие системы предназначены для воспроизведения на выходе изменения управляющего воздействия, слежения за ним. Они представляют собой особый класс систем автоматического управления, в которых изменения происходят по любому закону. Входной сигнал непрерывно обрабатывается системой, при этом заданное входное воздействие, обрабатываемое системой, изменяется произвольно в широких пределах.

В системах автоматического управления, которые состоят только из основных функционально необходимых элементов, служащих для реализации того или иного принципа регулирования, хотя и уменьшаются ошибки по сравнению с системами без регулятора, обычно не удаётся получить требуемых показателей качества. Для улучшения показателей качества вводят в системы автоматического управления корректирующие цепи. Одна из таких цепей дифференцирующая фазоопережающая.

1.1 Описание системы и требования, предъявляемые к ней

Схема дифференцирующей фазоопережающей цепи наиболее распространена и называется, также форсирующей цепи или цепью быстрого реагирования. Данная схема представлена на рисунке 1.

Передаточная функция этой цепи имеет вид:

;

где – коэффициент усиления цепи;

и – постоянные времени цепи, характеризующие соответственно опережение и отставание (поскольку , то )

Следящая система состоит из объекта регулирования, автоматического регулятора (управляющее устройство), исполнительного механизма, преобразующего выходной сигнал регулятора в сигнал управления объектом, датчика и измерительного преобразователя. Функциональная схема следящей системы представлена на рисунке 2. Следящие системы, которые состоят только из основных функционально необходимых элементов, служащих для реализации того или иного принципа регулирования, хотя и уменьшаются ошибки по сравнению с системами без регулятора, обычно не удаётся получить требуемых показателей качества. Для улучшения показателей качества вводят в системы автоматического регулирования корректирующие цепи.

Рассмотрим пример следящей системы. В данной системе элементом сравнения служит потенциометрический мост ПМ, питаемый постоянным напряжением, а в качестве усилителя применен усилитель постоянного тока УПТ.

Требованиями для данной системы являются:

— запас устойчивости системы по фазе φ=40 0 ;

— достижение максимального значения коэффициента усиления, при котором обеспечивается заданная динамическая точность;

— выбор величины постоянной времени производной, позволяющей

скомпенсировать влияние наиболее инерционного звена системы;

— выбор значения постоянной времени отставания так, чтобы вводимая цепь благодаря знаменателю передаточной функции вносила запаздывание в область более высоких частот;

— логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (ЛАЧХ)

Системы должна пересекать ось L(ω)=0Дб, при частоте, равной меньшей частоте сопряжения системы;

— достаточный запас устойчивости;

— уменьшение инертности системы;

— уменьшенная величина погрешностей.

Очень важными требованиями к данной системе являются обеспечение высокой надежности, как относительно сохранения параметров, так безаварийность и ремонтопригодность.

Стабильность позиционирования и обработки в значительной степени зависит от стабильности электромеханической системы приводов подач, которая определяется стабильностью её звеньев.

1.2 Выбор и обоснование методов расчета

Для определения устойчивости САР используют критерии устойчивости, т.е. с помощью них можно определить устойчива ли система или нет, не прибегнув к решению больших задач с использованием дифференциальных уравнений.

Для решения проблем корректирования следящей системы с помощью дифференцирующей фазоопережающей цепи можно пользоваться тремя методами:

— аналитический метод (критерий устойчивости Рауса-Гурвица).

На практике критерий Гурвица обычно применяют для проверки устойчивости систем невысокого порядка, так как при высоком порядке расчеты условия устойчивости становятся очень громоздкими. Данный метод позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по положительным коэффициентам характеристического уравнения без громоздких решений. Необходимые и достаточные уравнения устойчивости системы определяются соотношениями коэффициентов, зависящих от порядка системы;

— графо-аналитический метод (критерий устойчивости Михайлова).

— графо-аналитический метод (критерий устойчивости Найквиста).

Критерий Найквиста позволяет судить об устойчивости по амплитудно-фазовым характеристикам разомкнутой системы. Этот метод применим для систем, устойчивых в разомкнутом состоянии. Формулировка: “Для устойчивости системы необходимо и достаточно, чтобы амплитудно-фазовая характеристика устойчивой разомкнутой системы при изменении частоты ω от 0 до ∞ не охватывала точку с координатами <-1 ; j 0 >.” Если нет местных обратных связей, то замкнутая система будет устойчивой при условии, что она состоит из устойчивых звеньев.

— критерий устойчивости Найквиста с использованием ЛЧХ.

Для того чтобы скорректировать следящую систему целесообразно использовать графо-аналитический метод с использованием логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ), так как при этом методе оптимизации следящей системы более хорошо видны погрешности характеристик ЛЧХ графиков и другие недостатки работы системы. При всем этом, проанализировав графики и изменяя отдельные характеристики системы, можно добиться совпадения текущих параметров с требуемыми.

2.1 Разработка структурной схемы

Для следящей системы необходимо высокое быстродействие и реагирование на изменяющиеся процессы в системе, увеличить коэффициент усиления системы k при сохранении достаточного запаса устойчивости по фазе, как об этом говорилось в разделе 1.3. И только при последовательном включении дифференцирующего фазоопережающего устройства с коэффициента усиления системы k при сохранении достаточного запаса устойчивости по фазе. Действительно, передаточная функция скорректированной системы при этом будет иметь вид:

.

2.2 Построение исходной и желаемой ЛЧХ

Построение исходной ЛЧХ

Пусть передаточная функция нескорректированной следящей системы в разомкнутом состоянии

Подставляя вместо параметров их численные значения, получим

Перейдём теперь к частотной характеристике

Запишем теперь выражение для амплитудно-частотной характеристики

В логарифмическом масштабе амплитудно-частотная характеристика имеет вид

L_p (ω)=20lg1-20lgω+20lg[2,31ω 4 +ω 2 (1-0,1278ω 2 ) 2 ]-20lg[2,31ω 4 +ω 2 (1-0,1278ω 2 ) 2 ].

При ω >1, значение L_p (ω) будет иметь следующий вид:

L_p (ω)=20lg1-20lgω+20lg[2,31ω 4 +ω 2 (1-0,1278ω 2 ) 2 ]-20lg[2,31ω 4 +ω 2 (1-0,1287ω 2 ) 2 ].

Из данных значений составляем уравнение:

20lg1-20lgω+20lg[2,31ω 4 +ω 2 (1-0,1278ω 2 ) 2 ]-20lg[2,31ω 4 +ω 2 (1-0,1278ω 2 ) 2 ]=0;

Решаем и получаем ω =1c.

При подстановке в L_p (ω)= 0.

Запишем фазовую частотную характеристику:

подставляя значение ω, получаем φ(ω)=-23 о.

Коэффициент усиления k=ω_с =1/Т₁ =1/1,42= 0,70.

Построение желаемой ЛЧХ

К следящей системе подсоединим последовательно дифференцирующее фазоопережающее звено с передаточной функцией

После подсоединения корректирующего устройства, функция скорректированной системы принимает вид

Дальше делаем аналогично по построению исходной ЛЧХ:

W_ck (P)= 11,1/(0,0045P 3 +0,14P 2 +P);

A(ω)= 11,1√(0,0196ω 4 +ω 2 (1-0,0045ω 2 ) 2 )/ 0,0196ω 4 +ω 2 (1-0,0045ω 2 ) 2 ;

L(ω)= 20lg11,1 – 20lgω+ 20 lg[0,0196ω 4 +

+ω 2 (1-0,0045ω 2 ) 2 ]- 20lg[0,0196ω 4 +ω 2 (1-0,0045ω 2 ) 2 ];

20lg11,1 – 20lgω+ 20 lg[0,0196ω 4 +ω 2 (1-0,0045ω 2 ) 2 ]- 20lg[0,0196ω 4

+ω 2 (1-0,0045ω 2 ) 2 ] =20lg11,1;

Подставляя в формулы получаем L(ω)=20,9, φ(ω)=0.

2.3 Анализ характеристик. Вывод

то есть оно увеличилось по сравнению с коэффициентом усиления до включения корректирующего контура в

k_ск /k≈T₁ /T₂ раз. Поскольку скоростная ошибка обратно пропорциональна коэффициенту усиления разомкнутой системы, то она с введением корректирующей цепи уменьшится в это же число раз.

Частота среза ω_ск скорректированной системы увеличилась по сравнению с частотой среза ω_с нескорректированной системы также в

раз. Во столько же раз примерно уменьшится и время t_p переходного процесса.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет устойчивости системы при помощи критерия устойчивости Найквиста с использованием ЛЧХ.

Произведя расчеты и построив графики, выяснили, что система является устойчивой; был рассчитан коэффициент усиления. Следовательно можно выбрать корректирующее устройство.

Данная система находит свое применение в авиастроении, на предприятиях в следящих устройствах, в регулировании автоматических систем, в радиоэлектронике и схемотехнике.

Литература

Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. Издание третье, исправленное. Издательство «Наука». Москва 1975

Зайцев А. П. Основы теории автоматического управления. Москва 2000

Источник

Следящая система

Полезное

Смотреть что такое «Следящая система» в других словарях:

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА — система автоматического регулирования (управления), в которой регулируемая (выходная) величина с помощью обратной связи воспроизводит с определенной точностью задающую (входную) величину, изменяющуюся по неизвестному заранее закону. Используется… … Большой Энциклопедический словарь

следящая система — Система, предназначенная для автоматической подстройки к произвольно изменяющемуся входному сигналу. Принцип действия системы основан на сравнении выходного сигнала с входным и формировании ошибки рассогласования, которая в процессе подстройки… … Справочник технического переводчика

следящая система — система автоматического регулирования (управления), в которой регулируемая (выходная) величина с помощью обратной связи воспроизводит с определённой точностью задающую (входную) величину, изменяющуюся по неизвестному заранее закону. Используется… … Энциклопедический словарь

следящая система — sekimo sistema statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. follow up system; servo system; tracking system vok. Folgeregelsystem, n; Folgesystem, n; Kursführungssystem, n; Nachlaufsystem, n; Servosystem, n; Verfolgungssystem, n rus. следящая… … Automatikos terminų žodynas

следящая система — sekimo sistema statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Uždara automatinė sistema, tam tikru tikslumu atkurianti pagal nežinomą dėsnį kintantį įėjimo dydį. atitikmenys: angl. follow up system vok. Folgesystem, n; Nachführsystem … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

следящая система — sekimo sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. follow up system vok. Folgesystem, n; Nachführsystem, n; Nachlaufsystem, n rus. следящая система, f pranc. système asservi, m; système d’asservissement, m … Fizikos terminų žodynas

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА — система автоматич. управления, в к рой выходная величина при помощи обратной связи воспроизводит с определ. точностью входную (задающую) величину, характер изменения к рой заранее неизвестен. Структурная схема С. с. включает прямую цепь… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Следящая система — … Википедия

следящая система — сервосистема … Словарь русских синонимов по технологиям автоматического контроля

следящая система с прерывистыми замерами — следящая система с периодическими замерами — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы следящая система… … Справочник технического переводчика

Источник

Следящие системы управления

Основные классификационные признаки

Классификация систем управления.

Общая задача и общее представление схемы системы управления

Схематическое изображение систем

Схематическое изображение элементов или звеньев системы изображают в виде любых геометрических фигур (чаще прямоугольников), связи между данными звеньями изображаются линиями со стрелками, причем стрелка направлена в сторону направления движения сигнала. Система в общем случае условно разделяется на две части:

1. ОУ – объект управления

2. УУ – управляющее устройство

Взаимодействие указанных частей системы представлено на рисунке 4.

Рис. 4. Схема взаимодействия частей системы.

Х1 – прямые неконтролируемые выходные параметры ОУ

Х2 – прямые контролируемые выходные параметры ОУ

Х3 – косвенные контролируемые выходные параметры ОУ

Выходные параметры системы могут подразделяться на исследуемые и неисследуемые, в свою очередь исследуемые параметры подразделяются на:

— неконтролируемые параметры, контроль за которыми может быть затруднен в процессе производства, либо такие выходные параметры имеют значения, которыми в процессе управления системой можно пренебречь.

Нами будут изучаться контролируемые выходные параметры, подразделяющиеся на прямые и косвенные, так как именно от этих параметров зависит устойчивость и качество работы системы.

Прямые выходные параметры описывают непосредственное состояние системы в определенный промежуток времени, косвенные выходные параметры после их измерения могут способствовать более точному регулированию и настройке системы.

Входящие (заданные) параметры, поступающие в управляющее устройство, изменяются с течением времени под действием внешнего возмущения. Задачей автоматического управления является достижение поставленной цели, несмотря на внешнее возмущение, несмотря на меняющиеся параметры состояния системы, возникающие из-за взаимодействия системы с окружающей средой.

Объектами управления могут являться части машин и механизмов, собственно машины и механизмы, производственные линии, технологические процессы, предприятия.

Любой технологический процесс подразумевает под собой совокупность действий, выполняемых по определенным правилам и ограниченный различными критериями.

Процессом управления называется такой процесс действий, который по заданным заранее параметрам приводит к достижению цели.

Целью управления может являться поддержание какого-либо параметра в заданном режиме, т.е. когда контролируемый параметр X_вых = const. Также целью управления может являться изменение выходного параметра системы по заданной программе. В настоящее время программируемые комплексы производят сборку автомобилей, различные технологические операции в агрессивных средах, где непосредственное участие человека небезопасно.

Различают два основных принципа управления: принцип разомкнутого управления и принцип замкнутого управления. Синтез двух указанных принципов дает в результате комбинированное управление.

Принципиальные схемы систем управления могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими, механическими, кинематическими и т.д.

При рассмотрении любого звена системы мы сталкиваемся с рядом физических величин, которые воздействуют на данное звено и называются входными параметрами.

В простом случае звено имеет один входной параметр X_вх. и один выходной параметр X_вых., как изображено на рисунке 5а. В более сложных случаях звено может иметь несколько входных и несколько выходных параметров, причем их число не обязательно должно быть равно друг другу. На рисунке 5б входные параметры изображены, как X_вх1, X_вх2, X_вхm. На выходе данного звена, на рисунке 5б мы имеем выходные параметры X_вых1, X_вых2, X_выхm, которые характеризуют процессы, протекающие в этом звене.

Рис. 5 Параметры звена системы.

а) звено с одним входным и одним выходным параметром

б) звено с множеством входных и выходных параметров

В обычном случае движение сигнала в звене происходит в одном направлении, т.е. входной параметр X_вх. влияет на выходной параметр X_вых., только в системах с обратной

связью выходной параметр X_вых. воздействует на входной параметр X_вх. Структурная схема системы с обратной связью представлена на рисунке 6. Под цифрой 1 на данном рисунке изображено звено, которое может являться сумматором при сложении сигналов, или сравнивающим устройством при вычитании сигналов.

В случае, показанном на рисунке 6, на объект управления (ОУ) поступает управляющий сигнал X_вх., который после прохождения через объект управления принимает значение X_вых. Через обратную связь (ОС) сигнал X_ос = X_вх – X_вых поступает на сумматор или сравнивающий элемент, после чего преображается в управляющий сигнал X_вх1, которым задается требуемый параметр управления.

Например, в рассматриваемых в настоящей книге ранее регуляторах Ползунова-Уатта, обратной связью являются рычаги, жестко связанные с заслонками подачи ресурса, которые при увеличении подачи ресурса (воды, пара) регулируют устойчивую работу системы (управляют системой).

Рис. 6. Схема системы с обратной связью.

ОУ – объект управления, ОС – обратная связь, 1 – сумматор или сравнивающий

элемент, Хвх, Хвх1, Хвых, Хос – входные и выходные параметры

Сумматор или сравнивающий элемент в указанных случаях отсутствуют, т.к. имеет место наличие жесткой обратной связи, а применение вышеуказанных элементов целесообразно при наличии электрических сигналов в управлении системой.

При применении разомкнутого принципа управления на управляющее устройство (УУ) подается входной сигнал X, представляющий собой задание для выполнения поставленной задачи.

Управляющее устройство преобразует входной сигнал X в выходной сигнал U, который в свою очередь подается на объект управления (ОУ). В результате воздействия на объект управления внешнего возмущения Z на выходе объекта управления образуется сигнал Y, который и будет являться решением поставленной задачи. Этот принцип управления является простым для технической реализации, в условиях, когда известны численные характеристики внешнего возмущения, но трудноприменимым, при меняющемся характере возмущения или при стохастическом изменении параметров возмущения.

Структурная схема системы с разомкнутым принципом управления показана на рисунке 7.

Рис. 7. Структурная схема системы с разомкнутым принципом управления

Принцип компенсации (принцип управления по возмущению) используется в случаях, когда необходимо учитывать характер возмущения при управлении объектом. Структурная схема системы с принципом управления по возмущению изображена на рисунке 8.

Рис. 8. Схема системы с принципом управления по возмущению.

И – измеритель возмущения, К – корректор,

УУ – управляющее устройство, ОУ – объект управления

В процессе выполнения задачи управления производится замер параметров внешнего возмущения измерителем возмущения (И), сигнал с которого в тот же момент времени поступает на корректор, в результате чего корректором вырабатывается управляющий сигнал U, учитывающий внешнее возмущение. Далее сигнал U подается на вход объекта управления (ОУ). В результате данных операций на выходе объекта управления образуется сигнал Y, который и будет являться решением поставленной задачи. Для того, чтобы принцип компенсации был более эффективен, чем принцип разомкнутого управления необходимо иметь возможность измерения параметров внешнего возмущения, определения характера возмущения.

На основании вышесказанного можно подвести итог, что наиболее удобным в практическом применении является принцип обратной связи, называемый также принципом замкнутого управления, позволяющий учитывать любой характер воздействия внешнего возмущения при решении задачи управления.

Более полная структурная схема системы с принципом замкнутого управления изображена на рисунке 9.

Рис. 9. Схема системы с принципом замкнутого управления.

СЭ – сравнивающий элемент, УУ – управляющее устройство, ОУ – объект

При применении принципа замкнутого управления входной сигнал Х, представляющий собой задание для выполнения поставленной задачи подается на один из входов сравнивающего элемента (СЭ). На другой вход сравнивающего элемента подается по обратной связи значение выходного параметра объекта управления Y. На выходе сравнивающего элемента мы имеем сигнал Х₁, представляющий собою разность между сигналами Х и Y, называемый также ошибкой или отклонением между заданным и фактически полученным значением параметров. Управляющий сигнал U вырабатывается управляющим устройством на основании величины и знака отклонения Х₁, после чего подается на вход объекта управления с учетом не только задания, но и состояния объекта управления, и величины параметров внешнего возмущения. Исходя из этого, принцип замкнутого управления является наиболее универсальным, несмотря на неопределенность объекта, характера внешнего возмущения и величины параметров возмущения. Примером такого принципа управления является автопилот, который удерживает курс самолета, высоту, скорость, горизонт, в зависимости от заданных параметров (пункта назначения, эшелона), независимо от влажности воздуха, плотности облаков, температуры, скорости и направления ветра и других факторов.

Весь процесс управления может быть условно разбит на 5 этапов, каждый из этапов имеет значение для решения практической задачи управления:

Согласно указанным этапам процесса управления представим условную общую схему реализации системы управления, изображенную на рисунке 10.

Рис. 10. Условная общая схема реализации системы управления.

ВЦ – выбор цели (задачи), СА – составление алгоритма, ЗУ – задающее

устройство, СКУ – сравнивающее корректирующее устройство, УУ –

управляющее устройство, ОУ – объект управления, ДЦ – достижение цели, Д –

датчик, П – преобразователь

В представленной схеме, после выбора цели (ВЦ) и составления алгоритма управления (СА) с задающего устройства (ЗУ) подается сигнал на вход сравнивающего корректирующего устройства (СКУ), на другой вход которого с датчика (Д) через преобразователь (П) подается ошибка отклонения заданного параметра сигнала от фактического. Преобразователь преобразовывает значения величин, поступивших с датчика, в электрические единицы измерения, для сравнения или суммирования их в СКУ.

С выхода СКУ величина входного сигнала, скорректированная с учетом отклонения, подается на управляющее устройство (УУ), которое, в свою очередь преобразовывает сигнал в вид, понятный для объекта управления. В результате на выходе объекта управления, система, реализуя свои возможности, достигает цели (ДЦ), т.е. выполняет поставленную задачу.

Схематическое изображение изменения входных и выходных параметров сигнала в сравнивающем корректирующем устройстве (СКУ) представлено на рисунке 11.

Рис. 11. Схема процесса в СКУ Х – входной сигнал, Y – выходной сигнал

Сравнивающее корректирующее устройство (СКУ) рассчитывает, корректирует и формирует управляющий сигнал в зависимости от функции управления, которой определена зависимость величины выходного сигнала от величины входного сигнала. Данная функция управления обеспечивает работу системы управления в пределах устойчивости.

Современные системы автоматического управления функционируют на основе трех типовых законов управления (регулирования):

К достоинствам П – регулятора относятся:

а) управляющее воздействие появляется на выходе регулятора в момент появления сигнала ошибки (быстродействие)

К недостатку П – регулятора относится:

а) ограниченная точность (особенно при управлении объектами с большой инерционностью и запаздыванием)

И – регулятор (интегральный (астатический):

y(t) = k_и e(t) dt (1.2.)

К достоинству И – регулятора относится:

а) лучшая точность, по сравнению с П – регулятором

К недостаткам И – регулятора относятся:

а) управляющее воздействие появляется с задержкой по времени

б) ухудшается устойчивость системы

ПИ – регулятор (пропорционально-интегральный (изодромный):

y(t) = k_пe(t) + (k_и/Т_и) e(t) dt (1.3.)

К достоинству ПИ – регулятора относится:

а) компенсация недостатков предыдущих регуляторов

К недостатку ПИ – регулятора относится:

а) уменьшенная устойчивость системы

ПД – регулятор (пропорционально-дифференциальный):

К достоинству ПД – регулятора относится:

а) эффект упреждения при регулировании

К недостатку ПД – регулятора относится:

а) невысокая точность при регулировании

ПИД – регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный):

u(t) = k_пe(t) + k_дТ_д de(t)/dt + (k_и/Т_и) e(t) dt (1.5.)

К достоинству ПИД – регулятора относится:

а) полная компенсация запаздывания

б) сочетание преимуществ предыдущих регуляторов

Системы автоматического управления и системы автоматического регулирования могут классифицироваться по различным признакам. Схема классификации систем приведена на рисунке 12. Различают несколько основных подгрупп классификации:

— по методу управления

— по характеру использования информации

— по результатам работы в установившемся состоянии

— по виду используемой энергии

— по характеру воздействия во времени

— по виду дифференциального управления

Подгруппа систем, различающихся по методу управления, подразделяется на классы неприспосабливающихся (неадаптивных) и приспосабливающихся (адаптивных) систем, в которых класс неприспосабливающихся систем подразделяется на подклассы стабилизирующих, программных и следящих систем, а класс приспосабливающихся систем подразделяется на классы экстремальных и оптимальных систем.

Системы подразделяются на автоматические и автоматизированные.

Автоматические системы работают без участия человека в процессе управления.

Автоматизированные системы работают при частичном участии человека в процессе управления. Данное участие может заключаться в выборе одного решения из множества вариантов.

Неприсбосабливающиеся системы являются одними из самых простых систем автоматического управления, в которых управляющие параметры задаются на основе уже имеющихся данных и обеспечивают устойчивое управление системой с учетом типовых или объективно предполагаемых условий работы.

Стабилизирующие системы – системы, поддерживающие постоянное значение заданного выходного параметра.

Программные системы – системы, обеспечивающие изменение выходного параметра по определенной программе.

Следящие системы – системы, изменяющие выходной параметр в зависимости от внешнего воздействия с заданной на входе точностью, причем значение воздействия изменяется произвольно.

Рис. 12. Классификация САУ и САР

В большинстве систем автоматического управления используется принцип обратной связи, т.е. данные системы являются замкнутыми и управляющие параметры задаются с учетом результата управления.

Положительнаяобратная связь увеличивает значение выходного параметра, отрицательная обратная связь уменьшает значение выходного параметра, по сравнению со значением выходного параметра системы управления без обратной связи. При положительной обратной связи величина параметра обратной связи Х_ос суммируется с входной величиной Х_вх, а при отрицательной обратной связи Х_ос вычитается из входной величины Х_вх. Значит, для входного параметра объекта управления системы с обратной связью, верно равенство:

Исходя из вышесказанного, величиной входного параметра объекта управления будет являться отклонение регулируемого параметра от его заданной величины U, а выходным параметром Y – управляющий параметр.

В простой замкнутой системе автоматического управления (рисунок 9) на вход сравнивающего корректирующего устройства (СКУ) поступает заданная задающим устройством величина параметра Х_вх и измеренное датчиком и преобразованное преобразователем в сигнал значение ошибки (отклонения) управления Х_ос. Учитывая знак ошибки, (СКУ) корректирует и выдает на выходе (СКУ) параметр U. Величина U поступает на вход объекта управления (ОУ), на выходе которого преобразуется в управляющий параметр Y, с целью придания системе нужного состояния (преодоления отклонения, вызванного внешним возмущением), а значит, в процессе работы системы параметр Y пытается приблизиться к значению Х_вх – параметру заданному оператором. Процесс работы такой системы сводится к преодолению отклонения системы от заданного состояния, поэтому такие системы автоматического управления называются системами с регулированием по отклонению. Участие человека заключается в установлении величины параметра задающего устройства, а само решение задачи управления, заключающееся в устранении отклонения фактического значения выходного параметра системы от заданного, выполняется автоматически.

Разомкнутые системы управления применяются в тех случаях, когда известны параметры внешнего возмущения, реакция объекта управления на данное возмущение, имеются типовые схемы и алгоритмы применения разомкнутых систем в нужных

условиях, т.к. применение разомкнутой системы дешевле, чем замкнутой, и они применяются, когда это не влияет на качество выполнения поставленной задачи.

Исполнительные органы систем разомкнутого типа обычно имеют жесткие электромеханические характеристики, встречающиеся, например, у синхронных машин, шаговых двигателей. Кроме замкнутых и разомкнутых систем применяются также комбинированные системы.

Достоинства разомкнутых систем:

Недостатки разомкнутых систем:

— отсутствует корректировка входного параметра

— не учитывается влияние воздействия случайного внешнего возмущения

— не учитывается состояние системы в процессе работы

По количеству регулируемых параметров системы автоматического управления подразделяются на одномерные и многомерные.

Рис. 13. Структурные схемы: а) одномерной системы, б) многомерной системы

Структурные схемы данных систем представлены на рисунке 13, где Х (Х₁, Х₂, …, Х_n) – величины заданных параметров, У (У₁, У₂, …, У_n) – величины управляющих параметров.

К одномерным системам можно отнести регуляторы Ползунова, Уатта, т.к. в них регулируется только один параметр, в регуляторе Ползунова – уровень, в регуляторе Уатта – скорость вращения вала.

В настоящее время большинство систем автоматического управления являются многомерными, потому что управляют несколькими параметрами. В многомерных системах могут быть задействованы несколько каналов управления. Каждый параметр характеризуется своим управляющим воздействием, действующим через определенный канал и имеющим свой управляющий элемент, причем каналы и управляющие элементы не взаимодействуют друг с другом и косвенное влияние случайных возмущений, создаваемых каналами, крайне мало, поэтому, обычно не учитывается. Такую многомерную систему можно представить, как множество одномерных систем со своими управляющими элементами.

Однако, многомерные системы также характеризуются наличием связей между управляемыми параметрами. Связи могут быть внутренними и внешними.

Внутренние связи зависят от физических характеристик системы, тогда как внешние – от зависимостей между отдельными управляемыми параметрами.

Системы могут различаться по принципу представления информации на аналоговые (непрерывные) и дискретные. В непрерывных системах входные и управляющие

параметры зависят от времени (непрерывно изменяются с течением времени), т.е. непрерывно с изменением величины входного параметра изменяется и величина управляющего воздействия. В дискретных системах автоматического управления входные и управляющие параметры изменяются с учетом дискретизации, т.е. прерывисто или пошагово, в определенные временные промежутки.

Непрерывные системы подразделяются на линейные и нелинейные, но если в системе из множества звеньев, имеется одно нелинейное звено, то вся система считается нелинейной.

Линейные системы – системы, процессы в которых описываются линейными дифференциальными уравнениями. Из-за сложности описания процессов, происходящих в системах, линейными дифференциальными уравнениями, их линеаризуют, т.е. приводят к линейному виду с помощью определенных ограничений и допусков

Нелинейные системы – системы, процессы в которых описываются нелинейными дифференциальными уравнениями.

Дискретные системы подразделяются на:

Релейные системы характеризуются наличием звена (звеньев) с релейной характеристикой, т.е. когда величина выходного параметра данного звена изменяется скачкообразно при определенной величине входного параметра.

Импульсные системы характеризуются наличием звена (звеньев) с импульсной характеристикой, т.е. когда при непрерывном изменении величины входного параметра, величина выходного параметра изменяется только в определенные промежутки времени.

Цифровые системы характеризуются наличием цифровых устройств, в которых сигналы (входные и выходные параметры) являются дискретизированными по уровню и по времени.

Различают системы с сосредоточенными и системы с распределенными параметрами.

Системами с сосредоточенными параметрами называются системы, характеризующиеся величиной управляемого параметра в одной точке пространства, в которых величина управляемого параметра является только временной функцией.

Системами с распределенными параметрами называются системы, характеризующиеся величиной управляемого параметра в нескольких точках пространства.

Следящие системы изменяют выходной параметр в зависимости от внешнего возмущения с заданной на входе точностью, причем возмущение изменяется произвольно.

Структурная схема следящей системы представлена на рисунке 14.

Рис. 14. Структурная схема следящей системы.

ЗУ – задающее устройство, ДЗУ – датчик задающего устройства,

УУ – управляющее устройство, ОУ – объект управления,

ДОУ – датчик объекта управления

С задающего устройства (ЗУ) сигнал поступает на датчик (ДЗУ), который вырабатывает параметры желаемого состояния объекта управления (ОУ). На основании данных о состоянии объекта управления, поступающих на управляющее устройство (УУ) с датчика объекта управления (ДОУ) и сравнения их с данными, поступающими с датчика (ДЗУ) управляющее устройство корректирует управляемые параметры объекта управления и приводит их в желаемое состояние.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник