3. Замкнутые и разомкнутые сау , статика и динамика

В разомкнутых системах автоматического управления (рисунок 1.З а,б) регулирующее устройство вырабатывает управляющее воздействие без учета значения регулируемой величины . Так, например, на рисунке 1.З(а) представлена сис­тема, позволяющая открывать регули­рующий орган и, если заранее известна функциональная связь , управлять регулируемой величиной . Однако, если функ­циональная связь нарушается из-за наличия возму­щений, то возникает необходимость их учета. С этой целью измеряется наиболее существенное возмущение (или не­сколько возмущений) и через корректирующее устройство КУ сигнал, пропорциональный воз­мущению, вводится в РУ, рисунок 1.3(б). КУ вырабатывает управляющее воздействие с учетом возмущения, что позволяет компенсировать влияние на .

Принцип управления по возмущению обладает высоким бы­стродей­ствием, поскольку управляющее воздействие появля­ется одновремен­но с возмущающим, однако не может быть ре­ализован при большом ко­личестве возмущений из-за сложности системы и большого количест­ва измерительных и корректирую­щих устройств.

Индикатором наличия возмущения по любому каналу САУ яв­ляете отклонение измеренного значения регулируемой величины от заданного. Оно является интегральной оценкой влияния всей совокупности возмущений на САУ. Это обстоятельство по­зволяет создавать САУ, работающие по отклонению регулируе­мой величины (рисунок 1.3в). Однако у таких систем имеется не­достаток, заключающийся в появлении управляющего воздейст­вия только после наличия отклонения, т.е. система обладает низким быстродействием. Для устранения указанного недостатка используются комбинированные системы (рисунок 1.3г), позволяющие объединить достоинства систем, работающих по возмущению и отклоне­нию. Кроме того, система, работающая по отклонению, является замк­нутой системой. Управляющее воздействие выра­батывается с учетом текущего значения регулируемой вели­чины. Это достигается благода­ря наличию главной обратной связи и элемента сравнения, позволяю­щего сравнить заданное и действительное значение регулируемой ве­личины и исполь­зовать результаты сравнения для создания управляющего воз­действия

. (1.3)

а) в)

б)

г)

Рисунок 1.3 – Принципы управления в САУ

Ста­тика и динамика регулирования

Статика - установившийся режим работы САУ, когда все величины, характеризующие ее состояние, не зависят от вре­мени, а уравнения и характеристики системы не содержат время.

Динамика характеризует переходный процесс в САУ, изучает не­стационарные режимы. Основной режим работы САУ - динами­ческий. Он описывается дифференциальными уравнениями, соде­ржащими в ка­честве независимой переменной время.

Одной из основных задач динамики является анализ работы систе­мы регулирования, т.е. составление уравнений динамики, совместное их решение и исследование процесса регулирования по найденным результатам.

Более распространенной является задача синтеза, когда необхо­димо найти структуру и параметры звеньев, обеспечи­вающие задан­ное качество процесса регулирования. В задачу синтеза САУ входят вопросы определения настроечных параметров элементов, обеспечивающих требуемое качество переходного процесса при заданной структуре САУ. При этом может иметь место статическая или динамическая нелиней­ность, которая сущест­венно усложняет задачу исследования. Мы ограничимся рассмотрени­ем линейных САУ, для каждого из элементов которой должно быть известно линейное дифференциальное или алгебраическое уравнение, описывающее его статические и динамические свойства.

Статическая характеристика звена или системы характери­зуется коэффициентом усиления, определяемым как отношение приращения выходной величины к приращению входной в уста­новившемся режиме. Для объекта регулирования (рисунок 1.3) это

. (1.4)

Динамическая характеристика звена или системы определя­ется ее переходной функцией, которую получают решением дифференциального уравнения при единичном ступенчатом входном воздействии.