Импульсные регуляторы.

Импульсный регулятор – это регулятор, в структуре которого имеется непрерывная часть и импульсный элемент, преобразующий непрерывно изменяющуюся входную величину в последовательность модулированных импульсов, т.е. таких импульсов, параметры которых изменяются в соответствии с изменением входной величины импульсного элемента.

Импульсный элемент может быть включён:

 

 

Модулируемыми параметрами могут быть: амплитуда, широта, фаза импульса.

 

 

А – высота импульса;

Т_п – время периода;

Т_и – ширина подачи импульса;

Т_f – время задержки импульса.

 

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ): модулируемым параметром, зависящим от значения «x_вх» в начале очередного периода «Т_п», является высота импульса (амплитуда, коэффициент передачи импульсного элемента):

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ): модулируемым параметром, зависящем от «x_вх», является ширина (длительность) импульса «Т_и» в начале очередного периода.

 

Время-импульсная или фазоимпульсная модуляция (ФИМ): модулируемым параметром является величина запаздывания импульса Т_f относительно начала очередного импульса.

 

Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ): модулируемым параметром является частота следования импульсов «».

ШИМ: ; ФИМ: ; ЧИМ: .

В непрерывную часть импульсного регулятора входят все элементы обычного регулятора непрерывного действия, в этой части может вырабатываться любой закон регулирования.

Импульсные регуляторы по сравнению с непрерывными регуляторами имеют преимущества, которые обусловлены прерывным характером передачи сигналов между отдельными частями СУ.

1) Возможность многоточечного управления.

2) Многоканальное исполнение линий связи.

3) Повышенная помехоустойчивость.

Импульсные регуляторы применяются для управления объектами с запаздыванием. Когда ОУ многочисленны, характеризуются большими постоянными времени и малыми скоростями изменения, целесообразно управлять такими объектами с помощью одного импульсного регулятора, путём его циклического подключения последовательно к каждому объекту.

Промежуток времени между двумя очередными импульсами используются для обмена дискретными сигналами с другим объектом.

 

 

Цифровые регуляторы.

 

Цифровые регуляторы (ЦР) – это устройства, в которых информация об управляющем сигнале хотя бы в одном из блоков выражается в цифровом коде, и для её обработки используются средства цифровой вычислительной техники.

Для представления сигнала в цифровом коде в регуляторе осуществляется квантование сигнала по времени и уровню.

Достоинства ЦР:

1) Высокая точность измерения регулируемой величины, которая зависит от числа разряда, используемого цифрового кода.

2) Возможность использовать в качестве регулирующего устройства УВМ и ЭВМ.

3) Возможность использования любого закона регулирования.

4) Способность автоматически обнаруживать и исправлять ошибки и искажения, возникающие в результате обработки сигнала.

5) Возможность использования в многоканальных СУ.

Работа ЦР определяется его динамическими свойствами.

 

Структурная схема ЦР.

I – входное устройство: совокупность блоков, предназначенных для получения электрического сигнала, пропорционального текущему и заданному значению регулируемой величины. Сравнения этих сигналов и получение в цифровой форме сигнала ошибки: «». Текущее значение регулируемой величины определяется при помощи АД – аналоговый датчик.

Выходной сигнал, с которого поступает в виде тока или напряжения на вход аналогового блока отклонения – АО и сравнивается в нём с сигналом аналогового задатчика – АЗ. С выхода блока «АО» сигнал отклонения в аналоговой форме поступает на вход аналогового цифрового преобразователя – АЦП, в котором осуществляется его квантование по уровню и по времени, т.е. вырабатывается сигнал в цифровой форме: «», поступающий на вход вычислительного устройства II.

II – вычислительное устройство: представляет совокупность различных вычислительных блоков, запоминающих элементов и логических устройств, которые обеспечивают вычисление управляющего воздействия в соответствии с законом регулирования. БН – блок настройки, предназначен для хранения коэффициентов настройки. БЦО – блок цифровых операторов, выполняет основные операции по вычислению отдельных составляющих законов регулирования. БУ – блок управления, обеспечивает последовательность работы блоков вычислительного устройства. На выходе вычислительное устройство выдаёт управляющий сигнал «» в цифровой форме, который поступает на вход выходного устройства.

III – выходное устройство: состоит из блоков и устройств, при помощи которых осуществляется воздействие на объект регулирования в соответствии с выходным сигналом вычислительного устройства.

Выходное устройство осуществляет преобразование управляющего сигнала «y^*» из цифровой формы в аналоговую форму. На входе – цифро-аналоговый преобразователь – ЦАП, осуществляет преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Далее сигнал поступает на вход усилителя – У, усиливается и подаётся на вход исполнительного механизма – ИМ, который воздействует на регулируемую величину.

 

Экстремальный регулятор.

 

Экстремальный регулятор (ЭР) – автоматическое устройство, обеспечивающее отыскание и поддержание таких значений входных переменных «y₁,y₂,…,y_n» объекта управления, при которых его выходная переменная «x» достигает наибольшего или наименьшего значения.

Применяется в САО – системах автоматической оптимизации.

В отличие от обычных систем регулирования, в САО неизвестно заданное значение регулируемой величины. Задача таких систем сложна и заключается в автоматическом поиске такого управляющего воздействия, которое бы обеспечивало максимум или минимум регулируемой величины. Задача поиска разбивается на две части:

1) Изучение объекта (определение отклонения от точки экстремума).

2) Организация движения к точке экстремума.

 

Экстремальный регулятор с запоминанием экстремума.

 

 

 

 

Шаговый Экстремальный Регулятор.

 

 

 

ЭР с запоминанием экстремума: реагирует на разность между наибольшим, достигнутым в предыдущие моменты времени значением выходной величины и текущим значением «х».