Электронные устройства в системах автоматического управления. Принципы построения систем автоматического управления, страница 2

Рассмотрим работу САР на примере системы стабилизации температуры нагревательной печи (рисунок 1.2). Измерительным элементом в системе является термометр сопротивления ТС, включенный в одно из плеч моста, выполняющего роль устройства сравнения. Исполнительное устройство представляет собой двигатель постоянного тока М с независимым возбуждением, якорная цепь которого питается от усилителя У. Регулирующим органом является движок Д2 автотрансформатора АТ, перемещаемый двигателем М. Температура печи изменяется за счет изменения напряжения, подаваемого на нагревательные элементы НЭ от автотрансформатора АТ.

Заданное значение температуры печи определяется положением движка Д1 потенциометра П. Если температура печи соответствует заданной, то мост сбалансирован и разность потенциалов между точками А и В равна нулю. На вход усилителя напряжение не поступает и двигатель М не вращается.

Если температура печи по каким-либо причинам превысит заданное значение, сопротивление терморезистора ТС, являющегося одним из плеч моста, увеличится, мост разбалансируется и между точками А и В появится напряжение, пропорциональное отклонению температуры от заданной. Это напряжение усиливается усилителем У и подается на якорь двигателя М. Двигатель начинает вращаться и перемещает движок Д2 в таком направлении, чтобы напряжение, поступающее на нагревательные элементы НЭ, уменьшилось и температура понизилась до заданной. Если же температура будет ниже заданной, сопротивление терморезистора ТС уменьшится и полярность напряжения между точками А и В моста станет противоположной по сравнению с предыдущим случаем. Поэтому двигатель будет вращаться в другую сторону и перемещать движок Д2 в таком направлении, чтобы напряжение на нагревательных элементах и, следовательно, температура печи повысились. Действуя таким образом, система автоматически поддерживает требуемую температуру в печи.

Характерной особенностью рассмотренной системы является то, что она замкнута, т, е. на вход системы подается информация о значении выходной величины, которое сравнивается с заданием. Сигнал, пропорциональный отклонению выходной величины от заданного значения, усиленный усилителем У, представляет собой управляющее воздействие, стремящееся свести к нулю возникшее отклонение. В рассмотренной системе осуществлен наиболее распространенный в САР принцип регулирования по отклонению выходной величины.

Основные элементы систем автоматического регулирования (САР)

САР весьма разнообразны по своей физической природе, техническому осуществлению, принципам работы отдельных элементов. Однако в них при всем их различии можно выделить элементы, выполняющие одинаковые функции. Эти элементы и связь между ними представлены функциональной схемой, приведенной на рисунке 1.1. Эта схема является общей для всех САР.

Рассмотрим подробнее назначение и свойства элементов функциональной схемы.

Объект управления: Несмотря на большое разнообразие объектов управления, все они характеризуются следующими основными свойствами:

1 целевым назначением - способностью давать какой-либо полезный результат;

2 состоянием объекта, которое в зависимости от физической природы может характеризоваться различными параметрами: температурой, напряжением, скоростью движения, положением в пространстве и т. д.;

3 управляемостью, т. е. способностью реагировать на внешние воздействия, приложенные к его специальным элементам - органам управления.