10. Системы автоматического регулирования

Рис. 51. Мембранный пневмодвигатель: 1 — пружина; 2 — шток; 3 — упор; 4 — трубопровод; 5 и 6 — мембрана

На рис. 51 приведена типовая блок-схема системы автоматического регулирования. Для получения информации о ходе производственного процесса применяют датчик 9, или первичный преобразователь информации — элемент автоматики, преобразующий контролируемую физическую величину У (геометрический размер, температуру, давление и т.д.) в некоторый сигнал, удобный для последующей

обработки. В преобразователе 10 сигнал от датчика преобразуется в форму X(t), удобную для обработки в сравнивающем устройстве 2 для определения рассогласования с программным сигналом управления X₃(t), поступающим с задающего устройства l. Преобразователь (усилитель) 3 согласует сигнал , со входом последовательного корректирующего устройства 4, вырабатывающего управляющий сигнал h(t) в соответствии с изменением рассогласования во времени. В усилителе 6 управляющий сигнал усиливается до мощности, достаточной для приведения в действие переключающего устройства (например, электромагнитного реле) и (или) исполнительного устройства 7 (например, электродвигателя). В исполнительном устройстве сигнал преобразуется в силу или крутящий момент, который вызывает перемещение рабочего органа (например, суппорта станка с закрепленным на нем инструментом), оказывающего непосредственное воздействие на объект регулирования ОР (процесс механической обработки заготовки). Для повышения качества регулирования элементы системы могут быть охвачены корректирующей обратной связью 8.

Систему автоматического регулирования принято рассматривать как состоящую из следующих частей:

• объекта регулирования;

• измерительного устройства, включающего задающее устройство 1, датчик регулируемого параметра объекта 9 с преобразователем 10 и сравнивающего устройства 2;

• следящего сервопривода, состоящего из корректирующего устройства 4, усилителя 6 и исполнительного устройства 7.

Рис. 52. Регулирование с использованием П-регулятора (а), ПИ-регулятора (б) и ПИД-регулятора (в)

Обратная связь 9, 10 называется главной, поскольку по ней формируется сигнал рассогласования, определяющий работу всей системы. Вспомогательные обратные связи (например, 8) называют внутренними.

Рассмотренная система регулирования управляет передачей энергии от источника питания рабочему органу при незначительной мощности программного управляющего воздействия. В сервоприводе регулятор по рассогласованию вырабатывает управляющий сигнал, усилитель усиливает его до требуемой мощности за счет внешнего источника энергии, исполнительное устройство преобразует сигнал в механическое воздействие на рабочий орган. Следящий привод может использоваться для воспроизведения входного управляющего сигнала с усилением его по мощности. Например, перемещение щупа, задаваемое копиром гидрокопировального станка, воспроизводится следящим гидроприводом, но усилие на инструменте многократно превышает усилие на копире.

Сервопривод сам является системой автоматического регулирования с одной или несколькими обратными связями.