Системы автоматического регулирования
Системы автоматического регулирования можно классифицировать по следующим основным признакам:
- Принцип регулирования.
- Функциональный признак.
- Вид используемой энергии.
- Способ передачи и преобразования сигнала.
- Количество регулируемых параметров.
- Величина установившейся ошибки.
По принципу регулирования САР разделяются на три вида: системы регулирования по отклонению, системы регулирования по возмущению, комбинированные системы.
Принцип регулирования по отклонению заключается в следующем. Регулирующее воздействие в системе возникает в случае отклонения регулируемого параметра от установленного значения независимо от вида возмущений и места их появления. В этом отношении системы такого вида универсальны, но они имеют недостаток - действие системы начинается лишь в случае отклонения регулируемого параметра, поэтому, невозможно обеспечить точное поддержание его на заданном значении. Системы, работающие по данному принципу, являются замкнутыми системами автоматического регулирования с отрицательной обратной связью.
Принцип регулирования по отклонению впервые был использован Ползуновым в регуляторе уровня воды в котле паровой машины. Такой же принцип использовал Уатт в регуляторе скорости вращения вала паровой машины.
Регулирование по возмущению было предложен французом Понселе. Системы, работающие по возмущению, являются разомкнутыми системами. В таких системах сигнал о появлении возмущения поступает непосредственно в регулятор, которым создается компенсирующее воздействие на входе объекта, тем самым не допуская изменения входного параметра.
Самыми эффективными являются системы, в которых сочетаются оба принципа - комбинированные системы. В таких системах регулирование осуществляется одновременно по разомкнутому и замкнутому циклам. Значительные внешние возмущения компенсируются регуляторами, которые действуют по принципу регулирования по возмущению, а остальные устраняются регулятором, который действует по принципу регулирования по отклонению. На рисунках ниже изображены примеры схем регулирования.
Рисунок 1. Схемы регулирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь схема регулирования: а - по отклонению; б - по возмущению; в - комбинированная.
Схематическое представление системы автоматического регулирования. Последовательное и параллельное соединение
При графическом изображении систем автоматического регулирования применяются функциональные и структурные схемы.
Функциональная схема – это схема, где каждой функциональной операции в системе соответствует определенное звено.
Функциональные схемы легко воспринимаются визуально и поэтому являются наиболее доступными для понимания без специальной подготовки. Они находят широкое применение при изучении многих технических дисциплин. Изображение системы регулирования в виде совокупности типовых звеньев, каждым из которых выполняется определенная математическая операция, с указанием связей между звеньями, называется структурной схемой. Такая схема может быть составлена на основе известных уравнений системы или по известной структурной схеме могут быть получены уравнения системы автоматического регулирования.
Рассмотрим простейшие сочетания типовых звеньев, из которых образуются структурные схемы, и определим для них передаточные функции. При последовательном соединении звеньев схема имеет следующий вид.
Рисунок 2. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Следовательно, уравнение записывается следующим образом:
Рисунок 3.
Если исключить промежуточные переменные, то получится следующее выражение:
Рисунок 4.
Таким образом можно сделать вывод, что передаточная функция последовательно соединенных звеньев является произведением передаточных функций отдельных звеньев, что означает, что такая цепочка в структурной схеме может быть заменена одним эквивалентным звеном с передаточной функцией W(p).
В том случае, если входная величина х общая для всех звеньев, а выходная у формируется, как сумма выходных величин всех звеньев, то соединение звеньев является параллельным, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 5. Соединение звеньев. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Таким образом можно записать:
Рисунок 6.
Можно сделать вывод, что передаточная функция группы звеньев, которые соединены параллельно, равняется сумме передаточных функций отдельных звеньев.
