3. Теорія автоматичного керування і регулювання

Теорія автоматичного керування в широкому розумінні цього слова є теорія побудови і функціонування систем автоматичного керування.

САК можна розділити на дві характерні групи, які відрізняються одна від одної як за принципом керування, так і за особливостями функціонування – розімкнуті САК, що базуються на принципі керування за збуренням, і замкнуті САК, які діють на основі принципу керування за відхиленням. Останні в цьому випадку називаються системами автоматичного регулювання – САР.

Всі елементи замкнутої САК, крім об’єкта, об’єднують єдиним поняттям – регулятор. У зв’язку з цим спрощену функціональну схему САК можна зобразити у вигляді двох елементів – об’єкта і регулятора (рис.2.4).

З амикання САК має виконуватися таким чином, щоб вихідна величина об’єкта х_вих, що змінюється під впливом збурень f₁(t), f₂(t),…,f_n(t), на вході регулятора була перетворена регулятором так, щоб вхідна величина об’єкта х_вх діяла на об’єкт в напрямку, протилежному дії збурень. Даний зворотний зв’язок називають головним від’ємним зворотним зв’язком САР.

Теорію керування замкнутих систем називають теорією автоматичного регулювання (ТАР), і вона є частиною загальної теорії автоматичного керування (ТАК).

Лекція 3. Загальні властивості елементів автоматичних систем

План лекції:

1. Функції елементів автоматики.

2. Статичні характеристики елементів.

3. Лінеаризація нелінійних рівнянь.

4. Загальні характеристики елементів.

Література: [3], [4], [7].

1. Функції елементів автоматики

Кожний автоматичний пристрій складається з групи взаємно зв’язаних елементів (функціональних блоків), які виконують певну функцію. У будь-якій автоматичній системі, як правило, є такі функціональні елементи: сприймальний (вимірювальний), керуючий, виконавчий і власне керований об’єкт. Слід зауважити, що три перших елементи в сукупності становлять автоматичний керуючий пристрій (або автоматичний регулятор).

Сприймальні елементи, або датчики, контролюють стан керованих об’єктів і перетворюють значення їх параметрів у сигнали, придатні для передачі іншим елементам автоматичної системи. До цих елементів належать датчики температури, вологості, освітленості, тиску, положень, зусиль тощо.

Керуючі елементи аналізують стан контрольованих параметрів на основі інформації, одержаної від датчиків, і визначають необхідність, а також характер і ступінь дії автоматичного пристрою на керований об’єкт. До керуючих елементів належать підсилювачі, реле, контактори, логічні елементи, стабілізатори, коригуючі елементи тощо.

Виконавчі елементи діють безпосередньо на керований об’єкт і здійснюють необхідні зміни його параметрів. Так, в автоматичних системах регулювання температури застосовуються нагрівальні й охолоджувальні елементи, у системах керування швидкістю руху і переміщенням – це електричні або інші двигуни тощо.

Крім основних елементів до автоматичного керуючого пристрою часто входять порівнювальні елементи, регулювальні органи тощо. Порівнювальний елемент (рис.3.1) зазнає двох дій, а саме: дії регульованого параметра об’єкта керування і заданої дії регулятора. Порівнювальний

елемент порівнює регульовану величину з заданим її значенням. Різницю між заданим і дійсним значенням регульованого параметра називають непогодженням (або похибкою). Величина непогодження діє на елементи керуючого пристрою, який у свою чергу діє на об’єкт керування, щоб усунути відхилення регульованого параметра від заданого значення. Отже, характерна ознака замкненої САР полягає в тому, що сигнал непогодження є рушійним сигналом для роботи системи, спрямованої на усунення цього непогодження.