1.4. Основні функціональні елементи сак

Під системою автоматичного керування (САК) розуміють сукупність об'єкта керування (робочої машини, механізму) та з'єднаних певним чином елементів, взаємодією яких забезпечується розв'язання поставленого завдання керування об'єктом.

Якщо всі елементи САК позначити прямокутниками, розмістивши їх у послідовності, що відповідає їх взаємодії, а напрямок цієї взаємодії вказати стрілками, то дістанемо функціональну схему САК. Якщо на функціональній схемі відобразити характеристики (рівняння, криві залежності вихідних параметрів від часу або деякі інші), що визначають динамічні властивості елементів системи, то дістанемо так звану структурну схему САК. Елементи відповідних схем називають ланками. Треба мати на увазі, що іноді, для зручності математичного описання динамічних процесів, можна об'єднувати частини деяких фізичних елементів в окрему ланку структурної схеми.

Функціональні (структурні) схеми різних САК можуть відрізнятись одна від одної за багатьма ознаками, які детально розглядатимуться далі.

Як згадувалось вище, будь-яка САК являє собою сукупність об’єкта керування та керуючого пристрою. Останній, в свою чергу, складається з ряду елементів. На рис.1.6 наведена типова функціональна схема САК з одною регульованою величиною y(t).

Рис. 1.6 - Функціональна схема САК

Розглянемо детальніше функціональне призначення окремих елементів САК:

1 - задавальний пристрій (ЗП), призначений для завдання необхідного значення вхідної координати. Це значення може задаватися вручну (у системах стабілізації), змінюватися за заданим законом (програмне керування), змінюватися за випадковим законом (слідкуючі системи);

2 - порівнюючий пристрій або блок порівняння (БП), який на основі порівняння дійсного значення вихідної координати y(t) з її бажаним значенням y_баж(t) виробляє сигнал розузгодження (t);

3 - перетворюючий пристрій, який перетворює одну фізичну величину на іншу, більш зручну для використання в процесі керування;

6 - підсилюючий пристрій або підсилювально-перетворюючий пристрій, що підсилює сигнали за потужністю і за необхідності перетворює (наприклад, змінний струм у постійний). Використовують електронні, електромагнітні, гідравлічні, пневматичні підсилювачі;

7 - виконавчий пристрій, який безпосередньо впливає на об’єкт;

8 - об’єкт керування - машина чи установка, заданий режим роботи якої повинен підтримуватися керуючим пристроєм;

10 - чутливий елемент або вимірювальний пристрій, призначений для вимірювання дійсного значення вихідної величини і перетворення її на сигнали, зручні для подальшого використання. Це можуть бути різного роду датчики сигналів (потенціометри, тахогенератори, термометри, сельсини і т.д.). У багатьох системах вимірювальний, порівнюючий, задавальний пристрої об’єднані в один елемент, що утворює сигнал розузгодження (t). Прикладом може слугувати сельсинний вимірювальний пристрій, в якому сельсин-датчик - це задавальний пристрій, сельсин-трансформатор - вимірювальний пристрій, а разом вони утворюють порівнюючий пристрій.

Усі перераховані елементи називають функціонально необхідними (ФНЕ). Вони складають незмінювану частину системи. Проте найчастіше система, що складається тільки з ФНЕ, не є придатною до роботи. Тому для надання системі бажаних властивостей до її складу включають коректувальні пристрої, яки змінюють характеристики САК у потрібному напрямі. Коректувальні пристрої можуть бути включені послідовно з ФНЕ, і тоді називаються послідовними коректувальними пристроями (4), або входити до складу місцевих зворотних зв’язків, що охоплюють ті чи інші ФНЕ. У цьому випадку їх називають зустрічно-паралельними коректувальними пристроями (9). За наявності місцевих зворотних зв’язків до складу САК входять допоміжні порівнюючі пристрої (5), які порівнюють сигнал у проміжній точці прямої ланки із сигналом місцевого зворотного зв’язку.

Конкретні схеми САК можуть відрізнятися від типової схеми, наведеної на рис. 1.2. Частина пристроїв може бути відсутньою або ж конструктивно об’єднуватися в одному пристрої. САК можуть мати також інші елементи, не показані на схемі. Функції коректувальних пристроїв можуть виконувати цифрові або аналогові обчислювальні машини.