Функциональная схема систем автоматического управления

Разделение САУ на отдельные элементы целесообразно, так как это позволяет более экономично осуществлять разработку САУ и се анализ. Разделение позволяет определить функциональную сущность отдельных элементов САУ, и представляется возможность построить функциональную схему САУ. Из приведенного ниже примера очевидно, что устройство управления для поддержки состояния объекта на требуемом уровне выполняет следующие функции [5]:

  • 1) измерение значения контролируемых параметров датчика;
  • 2) преобразование — усиление сигнала;
  • 3) сравнение с заданным значением;
  • 4) индицирование, усиление;
  • 5) принятие решения и использование.

Из этого можно получить функциональную схему САУ (рис. 2.6).

Функциональная схема САУ

Рис. 2.6. Функциональная схема САУ:

  • 1 — датчик; 2 — преобразующе-усиливающие устройства;
  • 3 — сравнивающий элемент; 4 — усилитель; 5 — усиливающе- преобразующие устройства; 6 — исполнительный механизм; 7 — регулирующий орган

Классификация систем автоматического управления

Сложность современных автоматических систем не позволяет осуществить их однозначную классификацию, так как ряд классификационных признаков оказывается присущим САУ различных типов.

1. САУ по цепи передачи сигналов могут быть замкнутыми или разомкнутыми (рис. 2.7).

Функциональные схемы САУ

Рис. 2.7. Функциональные схемы САУ:

а — разомкнутой; 6 — замкнутой

В замкнутых САУ в процессе функционирования непрерывно или через определенные промежутки времени на суммирующее устройство поступают сигналы, определяющие величину регулируемого параметра, а в разомкнутых САУ такая информация отсутствует. Примером разомкнутых САУ могут быть системы автоматических турникетов, система обеспечения заданного теплового режима в помещении в зависимости от температуры наружного воздуха и т.д.

  • 2. По характеру управляющего воздействия САУ подразделяются:
    • • на системы автоматической стабилизации (САС);
    • • системы программного управления (СНУ);
    • • следящие системы (СС).

В САС управляющее (входное) воздействие не изменяется во времени, т.е. хвх = const. Такая система отрабатывает возникающие отклонения регулируемой величины от заданного. Именно такое регулирование обеспечивается в САУ.

В СПУ управляющее (входное) воздействие изменяется во времени по заданному закону. Такие системы применяются для управления процессами, характер протекания которых известен.

В СС характер изменения управляющего воздействия определяется процессами, происходящими вне системы, и он не может быть определен. Следящие системы используются для отработки возмущений, характер которых неизвестен заранее.

3. По характеру математического описания статистических и динамических режимов САУ подразделяются на линейные и нелинейные.

Линейные САУ описываются в статике линейными алгебраическими уравнениями, а в динамике — линейными дифференциальными уравнениями. Один из характерных признаков линейных САУ — проявление принципа суперпозиции, заключающегося в том, что реакция линейной системы на несколько воздействий равна сумме реакций на каждое из воздействий в отдельности.

Нелинейные САУ описываются нелинейными уравнениями. Реальные системы относятся к типу нелинейных, однако теория линейных систем в значительной степени создает предпосылки для разработки теории нелинейных САУ.

4. По характеру связи между входной и выходной величинами САУ подразделяются па непрерывные и прерывистые (дискретные, импульсные и релейные).

В непрерывных САУ между выходными и входными величинами существует непрерывная функциональная зависимость.

В прерывистых САУ непрерывному изменению регулируемого параметра соответствует выходная величина в виде:

  • • последовательности импульсов, амплитуды, длительности и частоты повторений, которые зависят от значения входной величины и характера импульсного элемента;
  • • скачкообразного сигнала, который появляется лишь при определенных значениях входной величины.
  • 5. По числу регулируемых переменных САУ подразделяются на одномерные (с одной регулируемой величиной) и многомерные (с несколькими регулируемыми величинами).

Многомерные САУ подразделяются на системы несвязанного и связанного регулирования. В многомерных системах несвязанного регулирования различные регулируемые величины не имеют взаимной связи. В многомерных системах связанного регулирования регуляторы различных переменных взаимосвязаны между собой и через общий объект регулирования. Примером многомерной САУ может служить САУ работы парового котла, в которой осуществляется регулирование подачи воды, топлива и воздуха в форсунки.

6. По числу обратных связей САУ подразделяются на одноконтурные и многоконтурные.

Одноконтурные САУ имеют одну обратную связь — жесткую, главную отрицательную обратную связь, охватывающую всю систему от входа до выхода.

Многоконтурные системы помимо главной жесткой отрицательной обратной связи имеют еще местные обратные связи, как жесткие, так и гибкие, как отрицательные, так и положительные, охватывающие часть системы.

7. По величине ошибки в установившемся состоянии САУ подразделяются на статические и астатические.

В статических САУ в установившихся режимах имеет место отклонение регулируемой величины от заданного значения.

Астатическими называют САУ, обеспечивающие регулирование без статической ошибки.

  • 8. По назначению САУ подразделяются:
    • • на системы с поиском экстремума показателя качества;
    • • системы оптимального управления;
    • • адаптивные системы.
  • 9. По зависимости времени состояния объекта выделяют САУ:
    • • статические (статика, безынерционные);
    • • динамические (инерционные).
  • 10. По изменению величины параметра по времени САУ подразделяется:
    • • на стационарные;
    • • нестационарные.
  • 11. В зависимости от источника энергии САУ бывают:
    • • электрические;
    • • пневматические;
    • • гидравлические и т.д.
  • 12. По способу воздействия измерительного элемента на регулирующий элемент различают:
    • • САУ прямого действия;
    • • САУ непрямого действия.
  • 13. В зависимости от вида регулируемого параметра выделяют:
    • • САУ температуры;
    • • САУ давления;
    • • САУ уровня влажности и т.д.

Помимо перечисленных возможны и другие признаки классификации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >