1.1.3 Классификация сар по требуемому закону изменения регулируемой величины в установившемся режиме
Этих законов – бесчисленное количество, но учёные свели их к трём важным группам и поделили все САР на:
1) Системы автоматической стабилизации.
2) Системы программного регулирования.
3) Следящие системы.
Системы автоматической стабилизации.
Системы стабилизации служат для обеспечения постоянства регулируемой величины на заданном уровне с требуемой точностью при условии медленного изменения возмущений f.
В системах стабилизации на выходе задающего элемента формируется постоянное задающее воздействие.
Структурная схема – как у САР, просто на выходе ЗЭ должно быть постоянное воздействие.
В паспорте указывается диапазон различных воздействий возмущений. Например, есть два возмущающих воздействия f1 и f2. В паспорте обязательно задаются f1 min÷f1 max, f2 min÷f2 max. В разные дни могут быть разные значения f1 и f2, соответственно разные ошибки. Указывают максимальную допустимую статическую ошибку.
Основным показателем качества системы стабилизации является статическая ошибка (которая имеет место в статическом режиме, возмущения изменяются медленно):
(это абсолютная статическая ошибка).
В паспортных данных обычно приводится относительная статическая ошибка в процентах:
Параметры системы должны быть постоянными. После окончания переходного процесса все величины должны быть постоянными.
Системы программного регулирования.
Системы программного регулирования служат для изменения регулируемой величины по заранее известному закону. Широко применяются в металлорежущих станках, системах автоматического управления светом (световыми приборами, которые используются во время зрелищных мероприятий).
Критерий качества – установившаяся ошибка, просто их весьма большое количество, функций же много.
Следящие системы.
Следящие системы служат для изменения величины по заранее неизвестному закону. Первые следящие системы появились в военном деле.
Примером следящей системы из аудиовизуальной техники является система автоматической фокусировки в лазерном проигрывателе. Надо, чтобы пятно от проигрывателя шло строго по дорожке. Выше, ниже уже плохо. Разрешаемое отклонение от дорожки – один микрометр. Два ещё терпимо, а больше уже всйо. Рассчитали, что без САР расстояние от дорожки может быть 1к микрометров! Ибо диски изготавливают разные, потом может происходить лёгкая деформация, диск может подпрыгивать на валу, так что без системы фокусировки не стоит работать. Объектом регулирования является оптический объектив, и надо, чтобы расстояние должно быть близким к фокусному расстоянию. Регулируемая величина – положение объектива. Задающий элемент – сам диск.
Второй пример – система автоматического слежения за дорожкой. Объект регулирования – головка воспроизведения опять же, но надо её перемещать вдоль радиуса, и надо её точно выводить на ось дорожки. Допустимая ошибка – 0,1 микрометра. А там биения, эксцентриситет (отверстие на вал оно не идеально круглое, а эллиптическое, поэтому постоянно идут биения, дорожка ходит по радиусу, расхождение в районе 70 микрометров).
Для оценки качества работы следящих систем на выходе задающего элемента обычно формируют задающее воздействие в виде гармонического сигнала.
Этот сигнал очень сложный для электромеханических систем, двигателя (у гармонического сигнала Inf производных). Поэтому для испытаний всегда задают максимальную частоту fg. Используют линейный двигатель (принцип действия как у громкоговорителя).
Система называется линейной, если в математическом описании используются линейные математические операции.
В установившемся режиме сигнал должен изменяться по такому же закону.
Установившаяся ошибка:
В следящих системах обычно регулируемая величина и задающее воздействие имеют одну физическую природу. Например, в системе автоматической фокусировки перемещение фокусирующего объектива, а задающее воздействие – положение дорожки.
В паспортных данных как раз указывают xг max.
Основным показателем качества является амплитуда гармонической ошибки (или дисперсия гармонической ошибки, если она является случайной величиной).