Системы автоматического регулирования
Система автоматического регулирования (САР) – это замкнутая автоматическая система, основанная на принципе обратной связи (ОС) управления объектом с использованием информации о результатах управления.
Все многообразие элементов, входящих в различные системы автоматики, по функциональному назначению может быть сведено в функциональную схему САР (рис.1.3), состоящую из устройств, узлов, элементов, каждый из которых исполняет свою функцию в системе и графически изображается прямоугольниками, а также связей между ними, изображаемых стрелками, указывающими направление прохождения сигналов. Рассмотрим элементы САР.
1.Датчик, или измерительный преобразователь (элемент ИЭ), измеряет регулируемую величину x(t) и преобразует ее в сигнал x1(t), удобный для дальнейшего использования (чаще всего в ток или напряжение).
2.Задающее устройство (ЗУ) формирует требуемое на каждый момент времени задающее воздействие g(t).
3.Сравнивающее устройство (СЭ) выявляет разность g(t) - x1(t) и дает на выходе сигнал ошибки ε(t), пропорциональной отклонению регулируемой величины Δx(t) от заданного на данный момент значения.
4.Усилитель или усилитель-преобразователь (УП) усиливает и преобразует сигнал ошибки до величины y1(t), достаточной и пригодной для управления исполнительным устройством (ИУ).
Рис. 1.3. Функциональная схема системы автоматического регулирования: Р – регулятор; ЗУ – задающее устройство; СЭ – сравнивающее устройство; ИЭ – измерительный преобразователь; Д – датчик; УП – усилитель преобразователь; КУ – корректирующее устройство; ИУ – исполнительное устройство; КОС – корректирующая обратная связь; О – объект; ГОС – главная обратная связь; g(t) – задающее воздействие; f(t) – возмущающее воздействие; x(t) – регулируемая величина; x1(t), xε(t) – сигнал и ошибка регулируемой величины; y(t) – регулирующее воздействие; y1(t) – сигнал регулирующего воздействия; r(t) – дополнительное воздействие.
5.Исполнительное устройство (ИУ) под воздействием y1(t) вырабатывает регулирующее воздействие y(t), поступающее на регулирующий орган (РО) объекта управления (О).
6.Корректирующее устройство (КУ) включают последовательно или параллельно названным элементам. Его назначение – улучшить качество регулирования объекта с помощью формирующихся в них дополнительных воздействий r(t).
Управляющее воздействие может быть неизменным, т.е. g(t) = const , тогда САР обеспечивает автоматическую стабилизацию, т. е. постоянство регулируемой величины х(t). Автоматическая стабилизация параметров сварочных режимов широко распространена, например, тока сварки, напряжения на дуге, скорости подачи электродной проволоки, скорости сварки и т. п.
Замкнутыми системами чаще всего являются также системы программного регулирования (СПР), у которых закон изменения задающего воздействия g(t)—заранее известная функция времени. Такие системы по сравнению с разомкнутыми СПУ находятся на качественно более высоком уровне, так как благодаря наличию обратных связей они обладают значительно более высокой точностью.
У следящих систем САР закон изменения задающего воздействия g(t)—заранее неизвестная функция времени. Следящие системы для автоматического ведения электрода по стыку при дуговой сварке криволинейных швов. Телевизионные следящие системы отличаются возможностью не только автоматического управления, но и непосредственного дистанционного наблюдения за зоной сварки.
Адаптивные (самонастраивающиеся) системы управления (САУ). Рассмотренные ранее системы автоматического регулирования предназначены для воспроизведения заранее заданного закона управления сварочным процессом. В отличие от них САУ способны самостоятельно изменять свою настройку или алгоритм работы с целью оптимизации сварочного процесса. Эти системы могут быть с самоизменяющейся уставкой, программой, параметрами и, наконец, самообучающимися. В САУ направление движения определяется автоматическим поиском (рысканием).