Автоматическое регулирование и управление

Замкнутый принцип управления

Такая система отличается от предыдущей лишь наличием обратной связи по скорости. Схема ниже:

Наличие обратной связи с тахогенератора 5 сравнивать заданную скорость вращения с реальной и в итоге возникает ошибка ∆U = UП – UТГ. При этом сигнал ошибки будет подаваться на усилитель, который в свою очередь будет увеличивать скорость якоря машины до тех пор, пока ошибка ∆U не станет равной нулю или значению допустимой ошибки. Допустимая ошибка в таких системах определяется необходимой точностью, задаваемой технологическим процессом.

При автоматическом регулировании могут сочетать оба принципа управления и замкнутый и разомкнутый в сочетании друг с другом.

Лекция по автоматике

  • Лекция по автоматике
  • Основные понятия, определения, термины
  • Понятие о воздействиях и сигналах
  • Обратные связи и их назначение
  • Управление по разомкнутому и замкнутому циклам
  • Классификация систем автоматического управления
  • Основные законы управления
  • Принципы действия систем автоматического управления.
  • Основные элементы автоматики.
  • Функции и параметры элементов автоматики.
  • Математическое описание САУ. Режимы движения автоматических систем.
  • Описание элементов и систем в статическом режиме. Линеаризация.
  • Описание элементов и систем в динамическом режиме
  • Операторная форма записи дифференциального уравнения
  • Понятие о типовых входных сигналах (воздействиях)
  • Временные характеристики
  • Частотные характеристики
  • Логарифмические частотные характеристики (ЛАЧХ)
  • Типовые динамические звенья
  • Безынерционное звено
  • Интегрирующее звено
  • Дифференцирующее звено
  • Апериодическое (инерционное) звено первого порядка
  • Колебательное звено
  • Консервативное звено
  • Апериодическое звено второго порядка
  • Звено транспортного запаздывания
  • Объекты управления и их свойства

Страница 7 из 28

Основные законы управления

Под законом управления в автоматике понимают математическую зависимость, по которой управляющее устройство или регулятор воздействует на объект управления. В автоматике будут рассмотрены только простейшие законы управления, в которых управляющие воздействия линейно зависят от отклонения от его интеграла и дифференциала.

READ  Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке

1.Пропорциональный закон (П-закон).

Это закон реализуется пропорциональным регулятором (П-регулятором). П-регулятор реализует статическое регулирование. Рассматриваемы законы регулирования реализуются при помощи автоматических устройств или регуляторов, на вход которых подается отклонение управляемой величины (сигнал рассогласования), а на выходе формируется управляющее воздействие.

Уравнение П-закона имеет вид:

1.1

где кр— коэффициент передачи регулятора (коэффициент усиления регулятора).

U(t) — управляющее воздействие (формируется на выходе регулятора).

e(t) — отклонение управляемой (регулируемой) величины от заданного значения (поступает на вход регулятора).

2.Интегральный закон (И-закон).

Рассматриваемый закон реализуется И-регулятором в процессе астатического регулирования. Уравнение закона:

            1.2

            1.3

где кр — коэффициент передачи И-регулятора

Ти — постоянная времени интегрирования И-регулятора

3.Пропорционально-интегральный закон (ПИ-закон)

Данный закон регулируется ПИ-регулятором, т.е. происходит пропорциональное регулирование с интегральной коррекцией. Регулирование в данном случае является астатическим. Выражение ПИ-закона:

1.4

            1.5

4.Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон (ПИД-закон).

Данный закон регулируется ПИД-регулятором, а само регулирование является астатическим. Выражение этого закона:

1                                             1.6

где Ти; Тд — постоянные времени интегрирования и дифференцирования ПИД-регулятора.

Графики поведения управления управляемой величины во времени, при участии в системе различных регуляторов. Рассматриваемый ОУ обладает свойством саморегулирования.

1 — система самовыравнивания без регулирования.

2 — система с П-регулятором.

3 — система с И-регулятором.

4 — система с ПИ-регулятором.

5 — система с ПИД-регулятором.

Разомкнутый принцип управления

В таких системах не используют обратные связи и по своей структуре они довольно просты. Пример схемы такой системы показан ниже:

Это система управления скоростью вращения якоря двигателя постоянного тока которая имеет следующий алгоритм работы: задающее воздействие перемещает движок 2 потенциометра 1, тем самым меняя напряжение на усилителе 3. Изменение напряжения приводит к изменению тока машины 4 и соответственно его скорости вращения. Измерение скорости вращения машины измеряют с помощью тахогенератора 5 и с помощью стрелочного прибора 6 приводят напряжение на выходе тахогенератора к доступному для человеческого глаза виду. Если движок потенциометра будет приводить в движение человек, то такое управление называют ручным.

В данной схеме отсутствует обратная связь, поэтому ее называют разомкнутой. Регулирование координат таким образом довольно проблематичное занятие, так как чтоб получить точное значение скорости необходимо провести довольно точную градуировку системы, что довольно таки затруднительно. Даже при отличной градуировке все элементы системы подвержены износу, что делает необходимым производить частые градуировки. Также при изменении какого – то параметра (например, возрос момент нагрузки вала) скорость вращения электродвигателя просядет, но система никак не отреагирует на это. Поэтому, если нужно поддреживать какую – то из переменных величин постоянной, используют замкнутые системы управления.

СИСТЕМЫ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ

Во многих установках и машинах требуется достичь заранее заданное значение физической величины вне зависимости от внешнего воздействия. Для достижения этого требуется реализация трех функций: измерение, сравнение и регулировка. Требуемый рабочий цикл выполняется в так называемом контуре управления. Контуры управления можно разделить на разомкнутые и замкнутые.

 УПРАВЛЕНИЕ ПО РАЗОМКНУТОМУ КОНТУРУ

Примером разомкнутого контура управления является радиатор системы центрального отопления. Подача горячей воды, а следовательно и температура в помещении контролируются (т. е. регулируются) ручным клапаном. Как только температура в помещении поднимается, клапан необходимо закрыть вручную. При снижении температуры, клапан необходимо открыть вручную, то есть рост и снижение температуры не контролируются автоматически.
Это система управления по разомкнутому контуру без петли автоматической обратной связи.
Установка на радиатор клапана с терморегулятором, который открывается и закрывается с учетом температуры в помещении, преобразовывает этот разомкнутый контур в замкнутый.
           

 УПРАВЛЕНИЕ ПО ЗАМКНУТОМУ КОНТУРУ

Стандарт DIN 19226 содержит следующее определение терминов «управление и регулирование»: «Управление и регулирование — это операция, при которой физическая переменная (например, температура, давление и т. д.) непрерывно измеряется и сравнивается с указанным ранее значением переменной в целях приведения их в соответствие.
Итоговая последовательность действий протекает в замкнутом контуре (контуре замкнутого управления)».
В примере с регулированием температуры радиатора системы отопления фактическая температура измеряется с помощью датчика температуры и сравнивается с заранее заданным значением. При обнаружении разницы между требуемым и измеренным значением на клапан подается сигнал для открытия или закрытия. Это значит, что температура поддерживается на заранее определенном уровне вне зависимости от каких-либо внешних условий.
READ  Danger! high voltage!

УПРАВЛЕНИЕ С ПРЕРЫВИСТЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Процесс, который выполняется короткими шагами, называется прерывистым.
Контроллер прерывистого действия влияет на процесс короткими переключающими воздействиями при постоянном уровне энергии. Поэтому контроллеры прерывистого действия называют переключающими контроллерами.
Контроллеры выполняют функцию активации последовательностью энергетических импульсов. Эти импульсы периодически оказывают влияние фиксированным уровнем энергии, ограниченным по времени воздействия.

УПРАВЛЕНИЕ С НЕПРЕРЫВНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Контроллеры непрерывного действия обеспечивают функцию активации путем оказания непрерывного влияния на процесс. Управление осуществляется непрерывно. Контролируемая величина может иметь любое значение в заданном диапазоне управления. Инициируются непрерывные случайные сигналы управления в диапазоне от 0 до 100 %.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: