Начальные сведения о системах автоматического регулирования
Начальные сведения о системах автоматического регулирования - раздел Философия, Автоматическое управление пуском и остановкой оборудования, коммутационные операции и т.д Любую Автоматическую Систему Можно Условно Разделить На Две Части – Объект...
Любую автоматическую систему можно условно разделить на две части – объект управления и управляющее устройство. Взаимодействие этих частей между собой схематично показано на рис.1.1.
Объект управления (ОУ).Объектом управления может быть аппарат, машина или процесс, в которых поддерживается заданный закон изменения параметров. Объекты управления могут быть самой различной физической природы и конструкции, например, электрические генераторы, прокатные станы, атомные реакторы, химический процесс, энергетическая система и др.
Объект управления характеризуется своими внутренними свойствами, а также входными и выходными параметрами. Параметр объекта, который необходимо регулировать, называют “регулируемой величиной” и обозначают ; параметр, посредством которого осуществляется это регулирование, называют “управляющим воздействием” и обозначают u. Если объект управления характеризуется одной регулируемой величиной и одним управляющим воздействием, то он называется простым. Если в нем несколько регулируемых величин, их обозначают иговорят о векторе состояния объекта .
xвых
Управляющее устройство (УУ) – вырабатывает управляющее воздействие с таким расчетом, чтобы регулируемая величина изменялась по требуемому закону с определенной точностью независимо от характера внешних воздействий на объект.
Рис. 1.1. Принцип организации автоматической системы
Воздействием называют любой физический фактор, изменяющий состояние системы. Воздействия передаются посредством различных величин (напряжения, тока, угла поворота вала и др.). Воздействия разделяются на задающие и возмущающие (в дальнейшем также задание и возмущение).
Задающими воздействиями определяется закон поведения регулируемой величины, и точки их приложения задаются при конструировании системы.
Возмущающие воздействия стремятся нарушить требуемую функциональную связь между заданием и регулируемой величиной. Эти воздействия могут появиться в любой точке системы. Возмущения подразделяются на основные и второстепенные.
Основные возмущения, как правило, определяются нагрузкой системы, например, при регулировании скорости вращения двигателя основным возмущением может быть момент нагрузки, прикладываемый к валу двигателя.
Второстепенные возмущения обуславливаются главным образом отклонением внутренних параметров системы от их номинальных значений. В общем виде возмущения обозначаются буквой z, но когда нужна детализация, их подразделяют на координатные (или внешние) - и параметрические (внутренние) -.
Обратная связь (ОС). Обратные связи служат для формирования статических и динамических характеристик системы. С помощью обратных связей контролируется ход процесса, и в случае его отклонения от заданного передаются корректирующие сигналы на вход системы или на вход группы элементов, охватываемой данной ОС.
Обратные связи подразделяют на главные и местные. Обратная связь называется главной, если она охватывает все элементы системы, соединяя ее выход с входом. В зависимости от числа регулируемых величин системы могут иметь одну или несколько главных ОС. Местная обратная связь охватывает отдельный фрагмент системы, соединяя выход и вход одного или нескольких ее элементов. По количеству обратных связей системы классифицируются как одноконтурные или многоконтурные.
По оказываемому на систему воздействию обратные связи делятся на отрицательные и положительные. При отрицательной связи увеличение сигнала на выходе приводит к уменьшению управляющего сигнала на входе, а при положительной наоборот к увеличению. Отрицательная обратная связь действует как стабилизирующий фактор, стремясь вернуть систему в исходное состояние. Положительная обратная связь раскачивает систему, и это свойство используется, например, для создания генерирующих устройств.
По характеру передаваемого воздействия обратные связи делятся на жесткие и гибкие.
Жесткие обратные связи действуют во всех режимах работы системы, как в переходном, так и в установившемся.
Гибкие обратные связи действуют только во время переходного процесса, то есть они передают только изменяющиеся во времени сигналы. Их действие прекращается в установившемся режиме. Эти связи передают воздействия, являющиеся производными или интегралами величин меняющихся во времени, с целью корректировки переходного процесса в нужном направлении. В качестве средств их осуществления используются технические элементы, выполняющие математические операции дифференцирования и интегрирования.
Понятие о линейных, нелинейных и линеаризованных моделях
Для любого физического объекта может быть составлена математическая модель, которая представляет собой набор определенных математических соотношений между переменными величинами это
Принципы автоматического управления
Несмотря на большое разнообразие технических процессов и объектов, в которых используется автоматическое управление, организация управления основывается на небольшом числе общих принципов это:
Интегральные преобразования Лапласа
В исследовании динамики автоматических систем широко применяются интегральные преобразования Лапласа, Хевисайда-Карсона, Фурье. Одна из привлекательных сторон этих преобразований в том, что они пон
Понятие о статическом и астатическом регулировании
По виду статических характеристик все автоматические системы делятся на статические и астатические, или говорят о статическом и астатическом регулировании.
Пр
Понятие динамического звена
Автоматические системы состоят из разнообразных элементов, среди которых могут быть генераторы, двигатели, термопары, реостаты, редукторы и многие другие конструкции. Но при математ
Динамические характеристики звена
Автоматические системы относятся к классу динамических систем, потому что процессы регулирования, протекающие в них, сопровождаются постоянными изменениями во времени. Математическое описание этих
Типовые динамические звенья
Понятием типовое звено в теорию введен еще один исключительно удобный расчетно-аналитический инструмент. Из всего многообразия возможных динамических звеньев выделена группа
Безынерционное звено
Уравнение динамики этого звена описывается алгебраическим уравнением
Интегрирующие звенья
Интегрирующим называется звено, в котором производится интегрирование входного воздействия, и поэтому в выходном воздействии обязательно присутствует интеграл
Дифференцирующие звенья
Дифференцирующие звенья реагируют на скорость изменения входного воздействия, и поэтому в их дифференциальных уравнениях в правой части содержатся производные от входной переменной.
Запаздывающее звено
Запаздывающим называется звено в котором выходное воздействие повторяет входное воздействие без искажений, но с некоторым постоянным запаздыванием во времени на величину t. Эти условия определяют у
Определение начальных условий
Под начальными условиями динамического процесса понимается его состояние в момент времени, принятый за начало процесса. Начальные условия задаются совокупностью значений выходной координаты иссл
Понятие устойчивости
Под устойчивостью понимают способность системы самостоятельно приходить к установившемуся состоянию после приложения воздействия, которое вывело ее из состояния равновесия.
Устойчивость линейных систем
Свободное движение линейной системы описывается однородным дифференциальным уравнением
. (6.1)
Методы определения устойчивости
Для того, чтобы система была устойчивой, должны выполняться определенные условия, которые называются условиями устойчивости. Все условия устойчивости разделяются на необходимые и достаточные
Критерии устойчивости
Все критерии устойчивости делятся на алгебраические и частотные. Если для работы с алгебраическими критериями необходимо иметь, по крайней мере, характеристическое ура
Запас устойчивости
Запас устойчивости – это количественная оценка, определяющая удаление расчетных параметров системы от зоны, опасной с точки зрения устойчивости.
Формулировка запаса
Об устойчивости нелинейных систем
Рассмотренные выше вопросы устойчивости, строго говоря, справедливы только для линейных систем. Но почти все реальные системы являются нелинейными, и поэтому возникает вопрос - наск
Показатели качества регулирования
Из предыдущей главы мы знаем, что автоматическая система, прежде всего, должна быть устойчивой. В устойчивой системе переходный процесс затухает, однако для практики вовсе не безразлично то, как эт
Косвенные методы оценки качества регулирования
Метод распределения корней.Этот метод дает возможность приближенно оценить характер переходного процесса по расположению корней относительно мнимой оси. В основу ме
ФОРМИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Процесс проектирования автоматической системы можно условно разбить на два этапа.
На первом этапе закладывается функциональная схема системы, выбираются ее элементы, задаются законы
Законы регулирования
Предположим, что в системе появилось рассогласование, то есть действительное значение регулируемой величины стало отличаться от заданного значения. Как должна реагировать система на эту ситуацию? Р
Коррекция характеристик АС
Понятие о коррекции. В автоматических системах, которые состоят только из основных функционально необходимых элементов, обычно не удается получить требуемые показат
СТАБИЛИЗАЦИИ
Расчет системы автоматического регулирования (САР) представляет собой задачу, имеющую, как правило, многозначное решение. Выбор оптимальной конфигурации САР зависит от требований, предъявляемых ка
Компоновка функциональной схемы
Выбор параметров объекта управления. Так как в техническом задании уже определен тип исполнительного двигателя, то остается только выбрать его каталожные данные и согласовать их с техническими данн
Статическая модель САР
Статическая модель описывает систему в установившемся режиме и поэтому используется для расчета параметров настройки ее элементов, при которых будут обеспечены заданные в ТЗ параметры статических
Динамическая модель САР
В уравнениях динамической модели присутствует координата времени, и поэтому модель представляет собой систему дифференциально-алгебраических уравнений.
Примечание. Так как решен
Анализ динамики САР
9.3.3.1. Динамические характеристики САР. Динамической характеристикой САР является функциональная зависимость между переменными модели. Последовательность получения х
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В методических указаниях показаны основные принципы начального этапа разработки автоматической системы. Это первичная компоновка схемы, определение параметров настройки и расчеты статических и ди
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. В.А.. Бесекерский, Теория систем автоматического регулирования. В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. – М. : Наука, 1975. - 457 с.
2.Куропаткин, П.В. Теория автоматического управления./ П.В.
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
; параметр, посредством которого осуществляется это регулирование, называют “управляющим воздействием” и обозначают u. Если объект управления характеризуется одной регулируемой величиной и одним управляющим воздействием, то он называется простым. Если в нем несколько регулируемых величин, их обозначают 
и говорят о векторе состояния объекта 
.
и параметрические (внутренние) -
.
Новости и инфо для студентов