4.2. Системы автоматического регулирования с замкнутой и разомкнутой цепью воздействия

САР по характеру взаимодействия регулятора и объекта регулирования различают:

1) на САР, работающие с разомкнутой цепью воздействия, т.е. когда регулятор воздействует на объект, а обратного воздействия объекта на регулятор нет. На любую систему регулирования воздействуют как управляющее воздействие , так и возмущающие воздействия в виде различного рода нагрузок и помех , которые нарушают равновесие системы и изменяют значение регулируемых параметров . Схематично это можно представить следующим образом (рис. 4.2). Эти САР применяются все реже.

g₂

u₁

g₁

Рис. 4.2. Схема регулирования с разомкнутой цепью воздействия

2) САР, работающие с замкнутой цепью воздействия, т.е. при взаимном воздействии регулятора и объекта. Схематично это можно представить следующим образом.

Рис. 4.3. Схема регулирования с замкнутой цепью

воздействия

П

Рис. 4.4. Схема регулятора

ример. Регулятор поддержания постоянства уровня воды (рис. 4.4).

Регулятор поддержания постоянства уровня воды в баке 1 при любых возмущениях g (здесь расход жидкости). При изменении уровня воды поплавок 2 и рычаг 3 производят перестановку клапана 4, который изменяет подачу воды так, чтобы регулируемый уровень воды соответствовал заданному значению.

На рисунке 4.4 вход регулятора – положение поплавка; выход регулятора – положение регулирующего клапана; – перемещение клапана; – уровень воды; – расход воды; вход объекта – подача воды в бак; выход объекта – расход воды из бака.

4.3. Одноконтурные и многоконтурные системы. Одномерные и многомерные системы

Если при изменении значения регулируемого параметра регулятор может одновременно воздействовать на несколько управляющих сигналов или регулятор АР может одновременно находиться под воздействием не только величины отклонения регулируемого параметра, но и производных от этого отклонения, то мы будем иметь многоконтурную систему. В ней возможно также, что отдельные элементы цепи регулирования или их группы будут иметь параллельные цепи для прохождения регулирующего сигнала (рис. 4.5).

Системы с одним входом и одним выходом называются одномерными. Системы с несколькими входами и выходами называются многомерными.

Рис. 4.5. Схема многоконтурных (а, б) и одноконтурной (в) систем

4.4. Регуляторы прямого действия

Регуляторами прямого (непосредственного) действия называют такие, у которых при изменении значения регулируемого параметра регулирующий элемент приходит в действие непосредственно от сигналов, возникающих в чувствительном элементе, без использования при этом вспомогательной энергии.

Примеры. 1. Регулятор постоянства уровня воды в ёмкости с помощью поплавка (рис. 4.4).

2. Регулятор постоянства давления в пневмо- или гидросистеме.

3. Регулятор постоянства напряжения на зажимах генератора с самовозбуждением независимо от изменения внешних возмущений (рис. 4.6).

При изменении возмущения нагрузки происходит изменение напряжения на зажимах генератора 1. Для того чтобы это напряжение восстановить, нужно изменить ток возбуждения обмотки возбуждения. Изменение напряжения генератора 1 воспринимается чувствительным элементом, выполненным в виде заторможенного моментного двигателя 2. Ротор этого двигателя, соединённый с пружиной 3, воздействует на переменное сопротивление 4, выполняющее роль регулирующего элемента.

Работа регулятора происходит следующим образом.

При понижении напряжения генератора 1 ротор моментного двигателя 2 повернётся под действием пружины 3 таким образом, что при этом уменьшится сопротивление 4, введённое в цепь обмотки возбуждения, в силу чего ток возбуждения возрастает, а следовательно, возрастает и напряжение на зажимах генератора. При повышении напряжения происходит обратное действие регулятора. Требуемый режим работы системы задают настройкой регулятора с помощью регулировочного сопротивления 5 и пружины 3.

Рис. 4.6. Регулятор

прямого действия

постоянства напряжения на зажимах генератора