Под системой автоматического управления (САУ) понимается совокупность объекта управления (ОУ) и управляющего устройства (УУ) -регулятора.

Объектом управления САУ является динамическая система.

Все САУ делятся на разомкнутые и замкнутые. На рис. 1.1 изображена функциональная схема разомкнутой системы. Источником управляющего воздействия в этой САУ может быть либо человек, либо компьютер, формирующий произвольную программу действий, либо простейшее автоматически действующее устройство или сенсор (например, фотоэлемент в системе автоматической охраны или в системе автоматического включения освещения).

Рис. 1.1. Функциональная схема разомкнутой системы

Примером такой системы с участием человека может служить система управления полетом самолета летчиком, когда управляемым объектом является самолет и, в частности, его двигатели.

На рис. 1.2 представлена обобщенная функциональная схема замкнутой автоматической системы (системы управления с обратной связью).

Рис. 1.2. Функциональная схема замкнутой системы управления

Обратная связь, замыкающая систему, передает результат измерения выходной величины на вход системы. Эта выходная величина представляет собой физический параметр, подлежащий управлению (х — управляемая величина). скрины цитатник wow, world of warcraft на wowlol.ru

Входные величины g(t) и f(t) являются, соответственно, задающим и возмущающим воздействиями. Задача системы управления состоит в том, чтобы возможно точнее по некоторому закону воспроизводить на выходе х(t) задаваемый закон изменения g(t) и возможно полнее подавлять влияние возмущающего воздействия f(t), а также других внешних и внутренних помех, если они имеются. Зависимость между у(t) и х(t) может иметь вид у = Kх, где К – некоторый коэффициент пропорциональности. Но наибольший интерес представляют так называемые следящие системы, у которых К = 1 и выходная величина х(t), полученная с помощью измерительных устройств, сравнивается с входной величиной g(t). В результате получается рассогласование (ошибка) следящей системы ε=g(t) – y.

Ошибка ε служит источником воздействия на систему. Причем задачей этой системы является уничтожение или, по крайней мере, сведение этой ошибки к допустимому малому значению.

В общем случае задающее воздействие g(t) может изменяться произвольно. Случаю g(t) = const соответствует автоматическое регулирование на поддержание постоянного значения регулируемой величины (например, скорости вращения вала двигателя). Такие системы называют системами стабилизации (например, стабилизации курса или крена самолета).

Если g(t) изменяется во времени, то заданный закон изменения входной величины g(t) называется программой управления. При таком программном автоматическом управлении в следящей системе выходная величина х с возможно меньшей ошибкой должна следовать заданному закону изменения во времени. Примером такой системы может служить программа изменения угла наклона продольной оси ракеты-носителя δ(t), начиная от вертикального положения на старте до горизонтального положения при выходе на круговую орбиту (рис. 1.3). При этом ошибка управления ε(t) будет изменяться по закону ε(t) = δпр(t) – δ(t), где δпр(t) – закон изменения входного программного сигнала.

По принципу следящих систем работают все системы наведения.

Рис. 1.3. Закон изменения параметров движения ракеты после ее старта

Практически важным примером следящей системы может служить и следящий электропривод, функциональная схема которого показана на рис. 1.4.

В рассматриваемом следящем электроприводе угол поворота β(t) выходного вала редуктора, перемещающего объект управления, должен следовать за произвольно задаваемым поворотом входного сигнала α(t) с наименьшей ошибкой ε(t) = α(t) - β(t). При этом управляющее воздействие (электрическое напряжение) на электродвигатель формируется по закону u = Kε, где К – коэффициент усиления усилителя.

Рис. 1.4. Функциональная схема следящего электропривода

Еще одним примером следящей САУ может являться система управления курсом самолета (см. рис. 1.5) при помощи автопилота.

Рис. 1.5. Система автоматического управления курсом самолета

На рис. 1.5 обозначено: 1 — гироскоп (измеритель курсового угла ), 2 — усилитель, 3 — привод, 4 — руль, 5 — корпус самолета (управляемый объект). Звенья 1, 2, 3 относятся к автопилоту. Угол поворота руля δ создает управляющее воздействие на объект (самолет).

Рассогласование между управляющим сигналом u0 = Кψ0 и сигналом обратной связи u формируется в виде электрической величины ε= u0 - u = K(ψ0 - ψ), где ψ0 — заданный курсовой угол. Настройка автопилота на заданный курс производится установкой величины u0. Из рис 5.1 видно, что кроме основной обратной связи (формирование сигнала u) в системе могут иметься дополнительные местные (внутренние) обратные связи, назначение которых будет пояснено позднее.

Важно отметить, что в замкнутых САУ, как правило, не бывает «спокойного» состояния равновесия, поскольку все время имеются какие-то внешние возмущающие воздействия, порождающие рассогласование и появление ошибки ε, которая, в свою очередь, и «заставляет» работать систему. Поэтому важнейшим элементом проектирования таких САУ является исследование динамических процессов, протекающих в этих системах. Эти процессы, как правило, описываются дифференциальными уравнениями, отражающими поведение всех звеньев и самой системы в целом.

Исторически, первыми автоматическими регуляторами с замкнутым циклом были: регулятор уровня в котле паровой машины И.И. Ползунова (1765 г.), представленный на рис. 1.6, и регулятор скорости вращения вала паровой машины Дж. Уатта (1784 г.), изображенный на рис. 1.7. Первые исследования динамики работы замкнутых автоматических систем, устойчивости и качества их процессов управления принадлежат И. А. Вышнеградскому (1876 г.).

Рис. 1.6. Регулятор уровня в котле паровой машины И.И.Ползунова

Рис. 1.7. Регулятор скорости вращения вала паровой машины Дж. Уатта

Выше приводились примеры и схемы САУ с одной задаваемой g(t) и одной регулируемой х(t) величинами. В общем же случае система может иметь много входов и выходов (см. рис. 1.8). Такие системы называются многомерными (или многосвязными) системами.

Рис. 1.8. Многомерная (многосвязная) САУ

Комментарии (0)

Подписаться на RSS-ленту комментариев данной статьи

Имя

Email

Website

Заголовок

Комментарий

меньше | больше

Получать новые комментарии на email (только для зарегистрированных пользователей)

Я прочитал и согласен Правила пользования.

Введите код написанный выше

Добавить комментарий