1.2.2.Системы автоматического управления по возмущению (системы компенсации)
Разомкнутые системы с управлением по возмущению характерны тем, что управляющий сигнал формируется в зависимости от величины основного возмущающего воздействия. Эти системы предназначены для уменьшения влияния возмущающего воздействия на выходную величину объекта управления путем измерения самого этого воздействия и компенсации его влияния за счет искусственного воздействия на процесс.
Рис. 1.4 – Функциональная схема САР по возмущению |
Здесь: Д - датчик возмущающего воздействия;
В
рассматриваемой системе
|
|
|
Из рассмотрения кривых видно, что система управления по возмущению имеет семейство нагрузочных характеристик. В рассматриваемой системе нагрузочные характеристики зависят не только от свойств объекта, но и от свойств устройств управляющей части системы. Подбирая коэффициент усиления усилителя или коэффициент передачи датчика можно получить необходимую нагрузочную характеристику системы. |
|
Рис. 1.5 – Изменение выходного сигнала при изменении возмущающего воздействия при различных значениях коэффициента k |
Достоинства систем управления по возмущению: 1. В системах управления по возмущению можно добиться полной компенсации влияния возмущающего воздействия на выходную величину в установившемся режиме работы. 2. Эти системы должны быстро реагировать на меняющееся возмущающее воздействие, так как изменение сигнала на выходе усилителя происходит одновременно с изменением возмущающего воздействия. |
|
Рис. 1.5 |
Недостатки систем управления по возмущению:
1. В системах управления на объект действует несколько возмущающих воздействий. Те возмущения, которые не измеряются, будут вызывать изменение выходной величины.
|
|
Рис. 1.6 – Семейство нагрузочных характеристик САР |
2. Трудность измерения возмущающих воздействий. В ряде случаев возмущающие воздействия трудно измерить, например, момент сопротивления на валу двигателя. |
|
- сигнал
пропорциональный возмущающему
воздействию;
- сигнал на входе
усилителя.
.
Можно считать, что сигнал
связан с возмущающим воздействием
соотношением
,
где
- коэффициент передачи датчика.
1.2.3.Замкнутые системы автоматического регулирования
В замкнутых САР управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины .
Рис. 1.7 – Функциональная схема замкнутой САР |
В замкнутой системе сигнал с выхода датчика Д, измеряющего выходную величину, поступает на вход системы. Такая связь входа системы с его выходом называется обратной связью. Сигнал
на входе усилителя равен
Здесь
|
.
- отклонение сигнала обратной связи
от задающего воздействия. Если из
задающего воздействия
вычитать выходную величину
,
то
будет представлять отклонение
регулируемой величины от заданного
значения.Рассмотрим, как могут изменяться координаты системы: - отклонение, - управляющее воздействие, - выходная величина при включении системы в работу и при изменении возмущающего воздействия .
Рис. 1.8 – Изменение координат системы |
Будем полагать,
что зависимости получены при коэффициенте
усиления усилителя
Увеличение вызывает уменьшение выходной величины и увеличение отклонения , что приводит к увеличению управляющего воздействия и, следовательно, к увеличению выходной величины. |
.
Работу системы можно описать следующим
образом. При включении системы, когда
,
величина отклонения
имеет максимальное значение. Управляющее
воздействие
начинает увеличиваться, вследствие
чего увеличивается выходная величина
.
По мере увеличения
отклонение
уменьшается и наступает установившийся
режим работы.
Однако
не может достичь прежнего значения, так
как увеличение управляющего воздействия
возможно лишь при увеличении
.
Увеличим коэффициент усиления усилителя.
Пусть
.
Рассмотрим изменение координат в этом
случае.
В замкнутой системе управляющее воздействие формируется в функции отклонения . Замкнутые системы называются системами автоматического регулирования по отклонению.
Здесь: 1 - нагрузочная характеристика
САР при коэффициенте усиления
;
2 - нагрузочная характеристика САР при
коэффициенте усиления
,
причем
.
В замкнутой системе регулирования, выбирая необходимое значение коэффициента усиления можно получить требуемую нагрузочную характеристику. В рассмотренной системе с увеличением возмущающего воздействия уменьшается выходная величина. Каждому новому значению возмущающего воздействия соответствует новое значение выходной величины. Такое регулирование называется статическим. Система автоматического регулирования, имеющая подобную нагрузочную характеристику, называется статической системой.
Рис. 1.9 – Нагрузочные характеристики замкнутой САР |
В замкнутой системе отклонение равно . Сигнал обратной связи вычитается из задающего воздействия. Такая обратная связь называется отрицательной.
|
