Зовнішні збурення і їх види
Зміна режиму роботи АСР може відбуватися за рахунок зовнішніх дій, причому вид цих дій може бути дуже різноманітним. При аналізі і синтезі динамічних процесів в АСР, як зовнішні дії розглядаються такі типові функції, які математично легко можна описати. Як вказані функції застосовуються: одиничний стрибок (рис. 11.1, а); одиничний імпульс (рис.11.1 , б) ; гармонійний (синусоїдальний ) вплив (рис.11.1 в) і вплив , що безперервно зростає з постійною швидкістю (лінійно) (рис.11.1 г).
Структурна схема АСР. Основні елементи
На рисунку 11.2 показана узагальнена структурна схема АСР. Автоматична система регулювання складається з автоматичного регулятора АР, здійснюючого автоматичне регулювання, і об'єкту регулювання ОР з регулюючим органом РО.
До складу автоматичного регулятора АР входять наступні основні пристрої: задаючий, вимірювальний, порівняльний, перетворюючий і виконавчий.
Порівняльний пристрій ПП порівнює задане для даного моменту значення x(t) регульованого параметра, що подається із задаючого пристрою ЗП , і дійсне значення регульованого параметра у(t), що подається з вимірювального пристрою ВимП. На виході порівняльного пристрою ПП виробляється сигнал розузгодження (помилки)
Z(t)=x(t)-y(t),
який поступає в перетворюючий пристрій ПрП. У цьому пристрої сигнал розузгодження Z(t) перетворюється (посилюється) і на виході ПрП з'являється сигнал, який поступає на вхід виконавчого пристрою ВикП. У ВикП виробляється управляюча дія, яка впливає на регулюючий орган РО об'єкту регулювання ОР (змінюючи, наприклад, потік енергії ,який поступає до останнього .
Для поліпшення динамічних властивостей і підвищення точності роботи системи в автоматичний регулятор можуть включатися стабілізуючі, корегуючі і інші пристрої.
Принципи регулювання
а) Регулювання за відхиленням
В АСР, працюючих за відхиленням, спочатку відбувається вимірювання значення величини, яка підлягає регулюванню в даному, об'єкті, потім це значення порівнюється із заданим, і якщо є розбіжність, то на об'єкт регулювання подається дія, яка приводить до вирівнювання значення регульованого параметра. Вказаний принцип іноді називається компенсаційним принципом Ползунова—Уатта. Він є основним для більшості сучасних автоматичних регуляторів.
Б)Регулювання за збуренням
В АСР які працюють за збуренням ,вимірювання регулюємого параметра не відбувається , ведеться боротьба з небажаним зовнішнім впливом шляхом вимірювання однієї з причин , які викликали відхилення регулюємого параметра від заданого значення. В основі роботи указаних систем покладений принцип Понселе –Чиколева.
При цьому принципі спочатку виясняють ,яке збурення є основним ,а потім встановлюють , яким чином необхідно змінювати значення регулюємого параметра при зміні даного збурюючого впливу для того, щоб, його значення підтримувалося постійним.
Класифікація автоматичних регуляторів.
В даний час знаходять застосування різноманітні автоматичні регулятори, які можна класифікувати по різних ознаках .
Залежно від необхідних значень регульованого параметра розрізняють регулятори:
стабілізуючі — підтримують постійним регулюємий параметр;
програмні — забезпечують задану зміну регулюємого параметра у часі (задаючий пристрій цього регулятора називається програмним);
слідкуючі --- забезпечують закономірну зміну регулюємого параметра залежно від
невідомої попередньо змінної величини.
Якщо регулятор і регулюючий орган використовують енергію , яка поступає тільки від вимірювального пристрою ,то регулятор буде прямої дії. Якщо ж який-небудь пристрій регулятора або регулюючий орган використовують енергію зовнішнього джерела, то регулятор буде непрямої дії.
За типом допоміжної енергії , яка використовується регулятори непрямої дії діляться на: електричні, гідравлічні, пневматичні і комбіновані.
За характером впливу одних пристроїв на інші регулятори бувають безперервної і переривчастої (дискретного) дії.
За сталим значенням регульованого параметра (після закінчення перехідного процесу) регулятори бувають статичні і астатичні.
За числом фіксованих положень (позицій) розрізняють двух-, трьох- і багатопозиційні регулятори. Наприклад, у двопозиційного регулятора дві можливі позиції регулюючого органу: «увімкнено — вимкнено».
За швидкістю переміщення регулюючого органу розрізняють регулятори:
з миттєвим практично переміщенням—позиційні регулятори релейної дії;
з постійною швидкістю переміщення, не залежної від абсолютного значення розузгодження (лише напрям переміщення залежить від знаку розузгодження), — регулятори релейної дії;
із змінною швидкістю, залежною від знаку і величини розузгодження [часто і від його інтеграла або (і) від похідної];
з вібраційним (ковзаючим) режимом у регуляторів релейної дії — вібраційні регулятори.
Якщо регулювання процесу здійснюється лише по одному параметру, то воно називається одновимірним. Якщо ж у процесу є два і більш регульованих параметрів, то регулювання називається багатовимірним.
За областю свого застосування регулятори діляться на індивідуальні, спеціалізовані і універсальні.
Лекція 12
АСР дискретної та безперервної дії.
АСР прямої та непрямої дії.
А СР безперервної дії
У АСР безперервної дії безперервній зміні регульованого параметра відповідає безперервна зміна електричних і механічних величин у всіх елементах системи, тобто в ній здійснюється постійний, безперервний і функціональний зв'язок між елементами системи. У цій системі відбувається вплив одного елементу системи на іншій таким чином, що в процесі регулювання структура всіх зв'язків в системі залишається незмінною і сигнали на виході кожного елементу є безперервними функціями впливів і часу.
До АСР безперервної дії можна віднести: автоматичну систему стабілізації , автоматичну систему програмного регулювання , системи прямого і непрямого регулювання.
Автоматичні системи регулювання переривчастої (дискретного) дії — це такі системи, в яких безперервній зміні регульованого параметра відповідає переривчаста зміна дій хоча б в одному елементі системи.
Системи переривчастої дії діляться на релейні і імпульсні.
Релейними системами називаються такі системи, в яких серед основних елементів кола регулювання є один або декілька релейних елементів. Як релейний елемент часто використовується реле.
Імпульсними системами називаються такі системи в яких серед основних елементів є один або декілька імпульсних елементів. Імпульсний елемент виконує перетворення безперервного вхідного сигналу у короткочасні вироби з визначеним періодом їх повторення.
Прикладом релейної системи є релейний регулятор температури.
Найпростішим регулятором релейної дії є двопозиційний. Його призначення полягає в тому, щоб для підтримання регульованої величини приблизно на заданому рівні необхідно періодично вмикати і вимикати приплив енергії або речовини до об'єкта керування.
Приклад двопозиційного регулятора наведено на рис. 12.1, а: контактний термометр SK, встановлений у камері К, при досягненні певного рівня температури замикає коло котушки реле KM1, яке спрацьовує й вмикає виконавче реле КМ2, яке своїми розмикаючими контактами припиняє подачу електроенергії до нагрівача ЕК. Температура в камері починає знижуватися; коли контакт термометра знову розімкнеться, реле КМ1 та КМ2 відпустять, і нагрівач ЕК знову одержить живлення.
Графік двопозиційного регулювання подано на рис 12.1, б (t° — регульована величина (температура); τ—час; регульована величина здійснює коливання з періодом Т; tу° — усереднене значення регульованої величини; I = f(τ)—графік змін струму в нагрівачі.
