Основные понятия теории управления., страница 4

Если функция f отвечает изложенному требованию, объект 3 и регулятор 2 образуют замкнутую систему, называемую системой автоматического регулирования.

3.  Основные виды автоматического управления

Имеется шесть основных видов автоматического управления.

Стабилизация – система поддержания постоянства управляемой величины.

Желаемый закон в них имеет вид:

φ₀ (t) = const

Особенность регулирования по отклонению: если используются регуляторы, состоящие из элементов, обладающих аналитическими статическими характеристиками (т.е. не зависимыми от времени), то регулирование по отклонению осуществляется с определенной ошибкой.

Если схема, изображенная на рис.1.4 включает простейшие линейные преобразовательные звенья, ей будут соответствовать следующие уравнения статики:

φ = k_o·ξ - k_λ·λ;

ξ = k_p·Δφ= k_p·(φ₀-φ), где k_o, k_λ, k_p постоянные коэффициенты, называемые соответственно коэффициентами передачи объекта, регулятора и нагрузки.

Тогда значение φ равно:

 

Т.е. значение регулируемой величины зависит от нагрузки и уменьшается с ее ростом.

Регулирование, в котором установившаяся ошибка при постоянном заданном значении φ₀ зависит от нагрузки, называется статическим.

Установившаяся статическая ошибка:

Статизм δ равен относительной крутизне регулировочной характеристики:

δ =  - dφ/dλ

Если характеристика прямолинейна, то

В некоторых системах статическая ошибка нежелательна. В частности , в установках  с генераторами электрического тока необходимо поддерживать регулируемый параметр постоянным во всем диапазоне нагрузок, т.е. иметь астатическое регулирование. Для получения астатического регулирования в регуляторе нужно устранить жесткую зависимость между положением регулирующего органа и значением регулируемой величины, Для этого в цепь регулирования вводят астатическое звено. Примером астатического звена является интегрирующее звено, описываемое уравнением:

 или dξ/dt = kΔφ

Регулятор будет находиться в равновесии только в том случае, когда dξ/dt =Δφ=0, т.е. когда регулируемая величина равна заданному значению, Регулировочная характеристика идеального астатического регулирования представляет собой прямую линию, параллельную оси нагрузки. На практике из-за неточности регулирования регулируемая величина находится внутри некоторой зоны значений, заключенной между двумя линиями, параллельными оси нагрузки.

Практически все автоматизированные установки с ДВС управляются системами стабилизации.

Программное управление

При программном управлении по заданному алгоритму функционирования строится специальное устройство – датчик программы, вырабатывающее требуемое значение управляемой координаты φ₀(t). Таким образом, независимо от принципа управления, если в  системе имеется  датчик программы, он относятся к классу систем программного управления.

На практике используют две разновидности программного управления: с временной программой и с пространственной программой.

В системах первого вида датчик программы вырабатывает непосредственно функцию φ₀(t). Примером могут служить заводные игрушки, в которых равномерное движение двигателя с помощью профилированных кулачков преобразуется в  движение φ₀(t). В ДВС это системы управления газораспределением и подачей топлива.

Второй вид используется в металлообработке ( копировальные станки, станки с ЧПУ).

Следящие системы

В следящих системах алгоритм функционирования заранее не известен. Регулируемая величина в таких системах должна воспроизводить изменение некоторого внешнего фактора, следить за ним. Например, автоматическое зенитное орудие должно поворачиваться, следя за полетом цели. Простые следящие системы на основе сельсинов применяются в установках с ДВС – например, при дистанционном управлении с мостика установкой оборотов двигателя (машинный телеграф).