Дифференциальная чувствительность при последовательном соединении. Принципы регулирования САУ. Измерительные и исполнительные устройства

Лекция №4.

 Дифференциальная чувствительность при последовательном соединении:

При параллельном соединении:

Дифференциальная чувствительность при последовательно-параллельном соединении:

В последней формуле знак «-» означает что чувствительность возрастает, знак «+» что чувствительность уменьшается.

Принципы регулирования САУ.

Управляющее устройство, вырабатывающее сигналы управления по указанному принципу называется регулятором. При использовании принципа обратной связи выходные переменные объекта можно разделить на регулируемые и измеряемые.

Регулируемыми переменными называются те физические переменные объекта, которые непосредственно характеризуют процесс регулирования.

При разработке САУ на эти переменные накладываются требования по точности и быстродействию.

Измеряемыми переменными называются сигналы, в основном датчиков, которые подаются в регулятор, как правило, в виде электрических величин.

Среди измеряемых переменных можно выделить главные и вспомогательные, еще они называются корректирующие, измеряемые переменные.

Главные измеряемые переменные пропорциональны регулируемым величинам. Они образуют главные обратные связи, с помощью которых системы выполняет свое функциональное назначение.

Вспомогательные измеряемые переменные образуют корректирующие обратные связи, которые служат для улучшения динамических свойств системы.

q(t) – задающее воздействие, которое определяет желаемое поведение регулируемых переменных системы. Если, q(t)=const то системы выполняет функцию стабилизации. Если, q(t) не равно const, то система выполняет функцию слежения за командным сигналом, и называется следящей системой.

При построении автоматических систем используют комбинированное управление. При этом наиболее часто комбинируют программное и стабилизирующее управление.

ВПТ – вычислитель программной траектории.

ВПУ – вычислитель программного управления. В такой системе регулятор выполняет функцию стабилизации программной траектории системы, которая задается ВПУ и задающим воздействием. Цветом выделено – возможные компенсационные связи по возмущению, если оно измеряемо, и по задающему воздействию.

Рис. «Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока».

Система состоит из двигателя (Д), работающего на изменяющуюся нагрузку (Н); усилителя мощности, в качестве которого используется нереверсивный, поляризованный магнитный усилитель (МУ) и регулятора (Р). На вход регулятора поступает сигнал  пропорциональный скорости вращения  и действительной скорости вращения нагрузки, которая измеряется тахогенератором (ТГ). Кроме того, на генератор так же подается сигнал , пропорциональный отклонению напряжения на двигателе, подается с делителя R₁R₂, от требуемого напряжения.

Система работает следующим образом: при нормальной нагрузке, с выхода магнитного усилителя снимается напряжение, под действием которого двигатель вращается с заданной программной скоростью. При этом напряжение с тахогенератора и напряжение с делителя равны по величине и противоположны по знаку, соответствующим напряжениям задатчиков () и с выхода сумматоров сигналы становятся равными нулю, то есть на обмотку управления магнитного усилителя напряжение не подается. При изменении нагрузки изменяется скорость двигателя, что приводит к появлению напряжения на входе регулятора и напряжение магнитного усилителя также изменяется, причем это изменение таково, что скорость двигателя становится близкой к заданной. В рассмотренной схеме регулируемой переменной является скорость двигателя, а главной измеряемой переменной – напряжение с тахогенератора. Напряжение с делителя R₁R₂ образует вспомогательную корректирующую обратную связь, с помощью которой улучшаются динамические свойства системы. В этой схеме реализуется комбинация принципов программного управления и стабилизации. Причем программное управление формируется с помощью напряжения смещения, а стабилизирующее управление вырабатывается регулятором, который работает по принципу отрицательной обратной связи.

Измерительные и исполнительные устройства.

Измерительное устройство служит для получения информации о состоянии объекта и по обратной связи эта информация в виде сигналов подается в регулятор, вместе с полезной информацией в регулятор также поступают помехи. В общем случае комплекс измерительных средств системы сам по себе является динамической системой и описывается дифференциальными уравнениями.

Входами в такой системе являются переменные состояния объекта и помехи, а выходами измеряемые переменные. В тех случаях, когда динамикой измерительных устройств пренебрегать нельзя, дифференциальные уравнения измерителей относят к уравнениям объекта, а для описания выходных переменных измерителей используют алгебраические уравнения:  σ(t) – измеряемая величина, v(t) – помеха.

Чаще всего в системах с обратной связью на вход регулятора подаются сигналы, отражающие разность между заданным и истинным состоянием объекта.

Если в системе происходит измерение нескольких параметров: , причем каждое уравнение будет описывать отдельный параметр. Для того чтобы описать все контролируемые параметры используется понятие матрицы. , где С^[i]- матрица контролируемых параметров, x(t) – помехи,  - все контролируемые параметры.

При проектировании систем измерительное устройство выбирают так, чтобы диапазон измерения приходился на линейный участок статической характеристики, а возможные нелинейные эффекты были незначительны. Исполнительные устройства служат для передачи и преобразования управляющего воздействия на объект управления. Они бывают разного рода. И исполнительные устройства и устройства измерения относятся к неизменяемой части системы, поэтому при составлении модели системы их собственную динамику относят к объекту управления.