ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Принципы формирования алгоритмов управления

Система автоматического управления (САУ) - это совокупность объекта управления (ОУ) и устройства управления (УУ), которые взаимодействуют между собой определенным образом и исполняют задаваемые функции без непосредственного участия человека.

Объектом управления называют агрегат, машину, комплекс машин, осуществляющих технологический процесс, в котором необходимо поддерживать на желаемом уровне или менять по определенному закону управляемый параметр.

Техническое устройство, посредством которого осуществляется автоматическое управление объектом, называется устройством управления.

Управляемым параметром называется физическая величина, которая характеризует ход технологического процесса в ОУ и которая поддерживается УУ на желаемом значении.

Устройство управления действует по алгоритму управления, который представляет собой совокупность внешних организованных воздействий на ОУ, что обеспечивает заданный алгоритм функционирования.

В основе каждой САУ лежит некоторый принцип управления, который формируется в зависимости от используемой информации. При этом различают два основные типа САУ- разомкнутый и замкнутый.

В разомкнутых САУ выходная величина ОУ у не измеряется. Существуют разомкнутые САУ, которые управляют только по заданному воздействию z (рис. 5.1, а) или только по возмущению v (рис. 5.1,б).

Первые используют, когда характеристики ОУ хорошо определены и значению входной переменной точно соответствует значение выходной переменной у.

Второй тип разомкнутых САУ используют тогда, когда возмущение v доступно измерению. В данном случае можно не ждать его проявления на выходе ОУ, а сразу корректировать сигнал на входе объекта ОУ по величине переменной v. Этот принцип управления получил название принципа управления по возмущению. 

Структурные схемы САУ

Если принять, что на объект управления действуют разные возмущения и только часть из них подчиняется управляющему воздействию УУ, тогда для более точного управления используют замкнутые системы (рис. 5.1, в, г). В них на вход УУ подают заданное воздействие z и выходную величину ОУ у. УУ сравнивает заданное значение z с фактическим у, и в зависимости от величины отклонения формируется сигнал коррекции U. На величину отклонения влияет возмущение v. Если возмущение v непрерывно меняется, то существует большее или меньшее отклонение у от z, и вырабатывается непрерывно коррекция U (рис. 5.1,в).

Принцип управления по отклонению является наиболее распространенным в САУ, которые также называют САУ с обратной связью или системами автоматического регулирования (САР).

Более сложными являются системы, где совмещаются управления по возмущению и по отклонению. Это объединение двух принципов получило название комбинированного принципа управления (рис. 5.1, г).

САР в зависимости от цели управления и характера изменения заданного воздействия делятся на стабилизирующие, программные и следящие.

Стабилизирующие САР поддерживают технологические переменные на постоянных значениях с заданной точностью. Если технологический процесс требует смен значений переменных по программе, согласно с технологическим регламентом, то используют САР, которые называют программными. Задачи слежения за изменениями переменных и отображения значений выполняют следящие системы.

Автоматические регуляторы

Чтобы достичь необходимых качественных показателей системы, надо иметь возможность изменять параметры частей ее элементов. Таким элементом является автоматический регулятор (АР), который формирует свой выходной сигнал в соответствии с законами управления. В качестве входного сигнала АР выступает ошибка управления ∆(t) между фактическим значением y и задаваемым значением z выходного параметра системы. Автоматические регуляторы позволяют влиять на амплитуду и фазу входного сигнала, что выражается соответствующими математическими зависимостями, которые были названы типовыми законами регулирования.

Закон регулирования – это математическая зависимость

Для изменения амплитуды входного сигнала используется пропорциональный закон регулирования (П-закон),

Для реализации отставания по фазе сигнала пользуются интегральным законом регулирования (И-закон)

где Ті – время интегрирования; Т – интервал времени.

Для опережения по фазе сигнала используют дифференциальный закон,

где Тд – время дифференцирования. Коэффициенты Kпр, Ті, Тд называют параметрами настройки регуляторов. Регуляторы могут объединять элементарные законы. Так были созданы пропорционально-интегральный (ПИ):

и пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) законы регулирования:

Значения коэффициентов определяют специальными методами с учетом технологических требований к системе.

Управляемое воздействие в цифровой САУ определяется по запрограммированному алгоритму вычислительным устройством ВУ цифрового регулятора ЦР. Входными величинами устройства сравнения УС служат дискретные значения заданного воздействия z [n·To] и выходного параметра ОУ y [n·To], которые получаются на выходе аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с аналоговых сигналов z(t) и y(t) соответственно. Информация обрабатывается ВУ в дискретные моменты времени через равные интервалы Т0, которые называют интервалами управления. Работа элементов ЦР синхронизируется таймером регулируемого времени. ВУ вырабатывает новую последовательность чисел U [n·To], которая преобразуется в непрерывные сигналы u(t) для воздействия на ОУ через исполнительное устройства ИУ.

Алгоритм цифрового типового регулятора рассмотрим путем перехода от модели аналогового ПИД-закона регулирования. Как и в аналоговом регуляторе, пропорциональная составляющая выходного сигнала соответствует изменению величины входного сигнала в тот же момент времени

В цифровых регуляторах интеграл от непрерывной функции заменяют суммой прямоугольников а дифференциал – отношениями

Тогда ПИД-закон регулирования для k-го интервала цифрового регулятора будет иметь вид

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: