3. Задачи управления

Системы локального уровня обеспечивают заданный характер изменения регулируемых координата ЭПС (момента, скорости, угла поворота). По характеру изменения регулируемых координат различают задачи стабилизации, слежения и терминального управления, одинаково распространенные как для одноканальных, так и для многоканальных объектов управления.

Задача стабилизации может быть сформулирована как задача поддержания выходной координаты (или вектора выхода) на постоянном уровне., т.е. X=const. ЭМС, реализующие эту задачу, называют системами стабилизации выходного параметра (момента на валу, скорости вращения или линейного перемещения вала РМ, угла поворота вала и т.п.).

Задача слежения состоит в выполнение условия X(t)= Xзад(t). Если закон изменения Xзад(t) заранее неизвестен- то такие системы называются следящими, если он заранее определен- то такие системы называют системами программного управления.

Задача терминального управления состоит в переводе объекта управления из исходной (начальной) в заданную (конечную) точку при соблюдении заданного критерия оптимизации (минимального времени перемещения, минимальных затрат энергии и т.п.).

 

4. Регуляторы

Управление, обеспечивающее решение рассмотренных локальных задач, осуществляется с помощью функциональных элементов САР, называемых регуляторами. Регулятор производит расчет управляющих сигналов u(t) на основании анализа текущих значений задающего воздействия, регулируемых координат и других сигналов, поступающих в устройство управления. Алгоритм расчета носит название алгоритма (закона) управления. Структурные решения регуляторов САУ и законы управления, формируемые ими во многом определяются как характе-ристиками объектов, так и целями управления.

По характеру изменения сигнала в канале управления (или в ИПС ЭМС) различают

регуляторы с непрерывными по амплитуде и во времени сигналами (непрерывные регуляторы),

регуляторы с непрерывными по амплитуде и дискретными во времени сигналами (регуляторы с квантованными во времени сигналами),

- регуляторы с дискретными по амплитуде и непрерывными во времени сигналами (регуляторы с квантованными по уровню сигналами),

- регуляторы с дискретными по амплитуде и дискретными во времени сигналами (цифровые регуляторы)

 

5. Принципы управления

С помощью регуляторов в систему управления вводятся цепи (контуры) прямых и обратных связей. В зависимости от структуры контуров различают разомкнутое управление, управление по отклонению и комбинированное управление.

Разомкнутое управление предусматривает использование контуров прямой связи по задающему воздействию (см. рис. 1.3)

Рис.1.3.

В системе с разомкнутой цепью воздействий отсутствует обратная связь, вследствие чего при возникновении отклонения выходной переменной от заданного значения, вызванные тем или иным возму-щающим воздействием, сигнал управления на входе объекта остается неизменным. Он является функцией только задающего воздействия и не связан со значение регулируемой координаты, т.е. u =u(Xзад). Примером может служить двигатель М, питающийся от преобразователя П и приводящий в движение механизм, который включает в себя исполнительный орган ИО и передаточный механизм ПМ. На преобразователь, двигатель и механизм действуют возмущения в виде изменения напряжения сети, изменения момента нагрузки и др. Эти возмущения приводят к отклонению выходной координаты (момента, скорости или угла) от предписанного значения, Поэтому разомкнутое управление в практических случаях используется очень редко.

С целью уменьшения, а в идеальном случае - исключения ошибки, обусловленной возмущением, может быть построена система с регулированием по возмущению. Принцип построения такой системы поясняется рис. 1.3. На регулятор через устройство компенсации К1, обеспечивающее измерение возмущений и придание определенных динамических свойств компенсационным каналам, подаются сигналы, зависящие от возмущающих воздействий. Теоретически при правильном выборе передаточных функций компенсационных каналов и точном измерении воздействий можно говорить о полной инвариантности системы к возмущениям, т.е. о полной компенсации влияния возмущений на силовую часть за счет воздействия регулятора. В этом случае управляющее воздействие на входе объекта является функцией от задающего Xзад и возмущающего W воздействий, но, как и ранее, не зависит от значения регулируемой координаты. Поэтому такая система относится к системам с разомкнутой цепью воздействий.

В системе с замкнутой цепью воздействий (замкнутая система) управление, действующее на силовую часть, изменяется при отклонении истинных значений выходных переменных от предписанных, что достигается путем введения обратных связей с выхода системы на ее входы (см. рис.1.4)

Рис. 1.4.

На входе регулятора Р организуется сигнал, пропорциональный отклонениям истинных значений регулируемых переменных от предписанных. Эти отклонения представляют собой ошибку регулирования  =X_зад -X. Таким образом управляющее воздействие u, формируемое регулятором на входе объекта зависит от ошибки регулирования или от разницы заданного и истинного значения регулируемой величины или u=u ( ).

Абсолютная точность решения локальной задачи может быть достигнута при использовании комбинированного управления, предусматривающего прямые и обратные связи. Управляющее воздействие на входе объекта зависит, следовательно, как от ошибки регулирования  , так и от задающего воздействия X_зад, т.е. u= u( ,X_зад). Прямая связь через корректирующее звено К₂ показана на рис.1.4. штриховой линией