Классификация систем автоматического регулирования

Системы автоматического регулирования нашли широкое применение в многочисленных технологических процессах различных отраслей народного хозяйства. Поддержание постоянными температуры плавильной печи, толщины прокатываемого металла, уровня жидкости в градирне, курса полета самолета, частоты и напряжения питающей электрической сети и т. д. — все это характеризует многообразие процессов и единство требований. Причем из всего многообразия схемных решений CAP можно выделить основные и классифицировать их по характерным признакам.

1. По характеру цели регулирования.

Стабилизирующие, когда значение выходного параметра Y( t) поддерживается постоянным. В этих системах не изменяется с течением времени и задающее воздействие X( t). Действие внешних возмущений (помех) на систему благодаря постоянному задающему воздействию (стабилизации) резко уменьшается или полностью устраняется. Примерами таких систем являются стабилизаторы напряжения, температуры, скорости, углового перемещения.

У этих систем                                                  G( t)= const,

цель:

С программным регулированием, когда изменение выходного параметра Y( t) осуществляется по определенному закону в соответствии с изменением задающего воздействия X( t). Примерами таких систем могут быть станки с программным управлением и т. д. G(t) является некоторой, иногда достаточно сложной, жёстко заданной последовательностью величин. АСР программного типа наиболее распространены в системах ДАУ (например, пуск- останов по программе).

Следящие системы, когда изменение выходного параметра Y( t) происходит по заранее неизвестному закону изменения задающего воздействия X( t). Во время работы системы регулируемая величина Y( t) должна изменяться в полном соответствии с задающим воздействием, т. е. она следит за ним. К таким системам относятся системы автоматического сопровождения цели (например, телескоп следит за движением небесного тела), системы синхронного следящего электропривода (вал электродвигателя следит за положением задающего вала), системы автоподстройки частоты (в радиоприемнике осуществляется слежение за частотой входного сигнала).

G(t)=var,

 цель : G(t)- X(t)= 0.

2. По наличию ОС:

· разомкнутые (АСР ДАУ),

· замкнутые (большинство).

Разомкнутая CAP предназначена для автоматического выполнения операций, которые задаются внешними источниками воздействий на входе этой системы, при этом процесс управления не зависит от конечного результата.

Замкнутая система автоматического регулирования предназначена для автоматического выполнения операций с зависимостью процесса управления от конечного результата. В этой системе предусмотрена цепь, соединяющая (замыкающая) выход системы с устройством, где происходит сравнение вы­ходного откорректированного сигнала системы — действительного значения управляемой величины с заданной. Благодаря этому сравнению в системе автоматически вырабатывается управляющее воздействие, изменяющее (поддерживающее) значение контролируемого параметра.

3. По принципу построения:

Построение АСР базируется на ряде общих принципов регулирования, основные из которых следующие: регулирование по отклонению, регулирование по возмущению, комбинированное регулирование и принцип адаптации. Принцип автоматического регулирования определяет, как и на основе какой информации формируется регулирующее воздействие на объект регулирования. Одним из основных признаков, характеризующих принцип регулирования, является рабочая информация, необходимая для выработки регулирующего воздействия, а, следовательно, и структура цепи передачи воздействий в системе.

1. По отклонению:

Функциональная схема состоит из двух частей – объекта управления (ОУ) и регулятора РЕГ, взаимосвязанных между собой цепочкой воздействий. Регулируемый параметр Y(t) сравнивается с заданным значением G(t). На основании разности этих величин E(t)=Y(t)-G(t) вырабатывается регулирующее воздействие U(t). Величина Е(t), называемая отклонением или ошибкой системы регулирования, не должна превышать определенного значения. Отличительной чертой таких систем является их универсальность. Это качество проявляется в том, что любое отклонение регулируемого параметра от его заданного значения вызывает появление регулирующего воздействия независимо от числа, вида и места приложения возмущений. Одним регулирующим воздействием часто достигается удовлетворительная компенсация нескольких возмущений. Это особенно важно, когда объект регулирования подвержен воздействию многочисленных возмущений, влияние которых на регулируемый параметр невозможно предусмотреть. Однако, при управлении сложными инерционными объектами со значительным временем запаздывания, когда регулирующее воздействие не может вызвать мгновенного изменения регулируемого параметра, возникающее отклонение может иметь недопустимо большое значение.

Достоинства: простота реализации закона управления (изменяется только регулируемый параметр); не критичность системы к изменению параметров её элементов (коэффициенты усиления элементов).

Недостатки: недостаточное быстродействие.

2. По возмущению:

Сущность принципа регулирования по возмущению состоит в том, что из различных возмущений, действующих в системе, выбирается одно, главное, на которое и реагирует АСР. В этом случае компенсируется влияние на регулируемый параметр только основного возмущающего воздействия и регулирующее воздействие вырабатывается в системе в зависимости от результатов измерения основного возмущения, действующего на объект.

Этот принцип часто называют регулирование по нагрузке, так как при поддержании, например, постоянного напряжения генератора регулирующее воздействие зависит от изменения нагрузки.

Достоинство этого принципа регулирования заключается в том, что влияние возмущающего воздействия может быть устранено до того, как произойдет отклонение регулируемого параметра, так как регулятор действует на объект без запаздывания по отношению к возникшему возмущению.