69337

Загальні відомості про системи автоматичного керування

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Система автоматичного керування сукупність об’єкта керування та з’єднаних та з’єднаних певним чином елементів взаємодією яких забезпечується розв’язання поставленого завдання керування об’єктом. Критерій управління це мета керування звичайно вона виражається математично.

Украинкский

2014-10-03

672 KB

14 чел.

Лекція 2. Загальні відомості про системи автоматичного керування

  1.  Основні елементи САК
  2.  Дії в системах автоматичного керування
  3.  Основні принципи управління
  4.  Класифікація САК

1. Основні елементи САК.

Система автоматичного керування – сукупність об’єкта керування та з’єднаних та з’єднаних певним чином елементів, взаємодією яких забезпечується розв’язання поставленого завдання керування об’єктом.

Критерій управління – це мета керування, звичайно вона виражається математично.

В загальному випадку виділяють два елементи:

– об’єкт керування ОК;

– автоматичний керуючий пристрій АКП (регулятор, корегуючий пристрій).

Стосовно реальних технологічних процесів виокремлюють чотири основні елементи САК:

  1.  Об’єкт керування
  2.  Вимірювальний (чутливий) елемент – фіксує зміни вихідної (регульованої) величини і виконує роль інформаційного перетворювача.

Інформаційний перетворювач – це пристрій, який перетворює вхідний сигнал однієї фізичної природи у вихідний сигнал іншої фізичної природи (відцентровий перетворювач).

  1.  Керуючий елемент – на вхід надходить сигнал від вимірювального елементу, на виході формується сигнал для виконуючого елемента (різного роду підсилювачі).
  2.  Виконуючий елемент – елемент, який безпосередньо діє на регульовану величину.

Якщо всі елементи САК позначити прямокутниками, розмістивши їх у послідовності, що відповідає їх взаємодії, а напрямок цієї взаємодії вказати стрілками, то дістанемо функціональну схему САК. Якщо на функціональній схемі відобразити характеристики (рівняння, криві залежностей вихідних параметрів від часу, тощо), що визначають динамічні властивості елементів системи, то дістанемо структурну схему САК. Елементи відповідних схем називають ланками.

Функціональна схема САК з однією регульованою величиною

y(t) – регульована величина;

u(t) – керуюча дія;

x(t) – сигнал завдання;

f(t) – збурення, збурююча дія.

Сигнал завдання – це потрібне значення регульованої величини, що задається на вході системи.

Дія – в автоматиці це взаємодія між автоматичною системою і зовнішнім середовищем.

Керувати об’єктом – це формувати керуючу дію u(t) з таким розрахунком, щоб регульована величина y(t) змінювалася за бажаними законом керування з певною точністю незалежно від дії на об’єкт збурення f(t).

САК, які мають замкнуту функціональну (структурну) схему, називають системами автоматичного регулювання (САР), або системами із зворотним зв’язком.

3. Основні принципи керування

Побудова апаратури керування і автоматичних систем базується на наступних основних принципах управління:

  1.  Принцип керування за відхиленням.
  2.  Принцип керування за збуренням.
  3.  Принцип комбінованого керування.
  4.  Принцип адаптації (принцип пристосовування).

1. Принцип керування за відхиленням (принцип Ползунова-Уатта).

Для реалізації цього принципу в керуючому пристрої необхідно виконувати порівняння поточного значення регульованої величини y(t) с потрібним значенням і керувати об’єктом в залежності від результату цього порівняння. Використання цього принципу дає можливість будувати системи зі зворотним зв’язком.

Зворотній зв’язок – це такий зв’язок, за яким інформація про стан об’єкта керування передається з виходу системи на вхід керуючого пристрою.

В автоматичній системі зі зворотнім зв’язком можна здійснювати різні закони змінення регульованої величини. До них відносяться стабілізація, програмне змінення і слідкування.

Принцип керування за відхиленням є універсальним і ефективним, оскільки він дозволяє керувати нестійкими об’єктами, а також здійснювати потрібний закон змінення регульованої величини від заданого значення з допустимо малим відхиленням (або похибкою) х незалежно від причин, які зумовили це відхилення. Вплив збурень в системі зменшується завдяки дії зворотного зв’язку.

Автоматичні системи бувають двох видів – статичні і астатичні.

Автоматична система, вихідна величина y(t) якої при x(t)=const в усталеному режимі має різні значення, називається статичною.

Астатичною САК називають систему, в якій регульована при зміні зовнішніх збурень після завершення перехідного процесу набуває строго сталого значення при різних величинах зовнішніх збурень.

2. Принцип керування за збуренням (принцип компенсації збурень, Понселе-Чиколєва). Він полягає в тому, що керуюча дія в системі формується в залежності від результатів вимірювання збурення. Системи, побудовані за цим принципом, працюють з розімкненим колом, тобто не мають зворотного зв’язку. Системи поділяють на дві групи:

– системи компенсації:

– системи програмного керування:

Цей принцип дозволяє зменшити похибки САУ, які викликаються сигналами завдання та збуреннями. Перевагами цього принципу є висока швидкодія кіл компенсації, відносна простота та надійність при наявності одного (головного) збурення.

Недоліки: вибірковість – не всі збурення можливо врахувати і виміряти; відносно менша точність.

3. Принцип комбінованого керування

3.1 Системи комбінованого керування з компенсацією збурення

3.2 Системи комбінованого керування з контуром компенсації помилок від сигналу завдання

Дія неврахованих збурень в комбінованих системах компенсується контуром. Точність комбінованих систем вище, ніж попередніх двох.

4. Принцип адаптації

  1.  контур адаптації
  2.  основний контур

Контур адаптації складається з

  1.  пристрій аналізу вхідного сигналу (ПАС)– оцінює властивості вхідного сигналу, а також спектральну густину перешкоди n(t) (іншими словами відношення сигналу до шуму);
  2.  пристрій аналізу об’єкту (ПАО)- призначений для оцінювання змінень динамічних характеристик об’єкту керування;
  3.  обчислювальний пристрій (ОП) – визначає спосіб змінення характеристик основного керуючого пристрою на основі закладених в ньому критеріїв оптимальності системи і інформації, отриманої від пристроїв аналізу сигналу та об’єкту.
  4.  виконавчий пристрій (ВП) – виконує функцію налаштування керуючого пристрою у відповідності з сигналами, які отримує від ОП.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38127. Кондиционеры. Типы кондиционеров 158 KB
  Современное понятие «кондиционер» (air conditioner, от англ. air — воздух и condition — состояние) как обозначение устройства для поддержания заданной температуры в помещении, существует достаточно давно. Интересно, что впервые слово кондиционер было произнесено вслух ещё в 1815 году.