Комбинированное регулирование.

Каждый из рассмотренных принципов регулирования – по отклонению и по возмущению – имеет свои недостатки и достоинства. Поэтому для создания автоматических систем высокой точности обычно используют принцип комбинированного регулирования, сочетающий в себе оба принципа регулирования. В комбинированной системе воздействие по нагрузке обеспечивает немедленное возникновение регулирующего воздействия в соответствии с изменением нагрузки, а воздействие по отклонению используется для устранения погрешностей, возникающих в результате неточности регулирования по нагрузке.

Принцип адаптации.

Этот принцип используется в самонастраивающихся автоматических системах регулирования. Особенностью таких систем является то, что они автоматически приспосабливаются к изменяющимся условиям работы и автоматически выбирают оптимальный закон регулирования.

Ранее рассмотренные автоматические системы с неизменной настройкой регулируемого параметра, в которых процесс регулирования сводится к ликвидации отклонения E(t) не могут обеспечить нормальную работу объекта регулирования, если его статические и динамические характеристики изменяются во времени. В таких случаях необходимо изменять или настройку регулятора, или характеристики и параметры отдельных элементов системы, или схему соединения элементов, или даже вводить в действие новые элементы.

В блок адаптации (БА) поступает информация с ОУ о его текущем состоянии и на основании этого, вычисляются новые, оптимальные параметры регулятора.

4. По математическому описанию:

а) Линейные (описываемые линейными уравнениями);

б) Нелинейные (описываемые НЛУ).

Мы будем рассматривать в основном ЛС, так как принципы их функционирования проще и наглядней. Однако, в реальности линейных систем практически не существует – каждая система имеет какую-нибудь нелинейность. Но для решения инженерных задач иногда некоторые свойства АСР бывают, несущественны, так как мало проявляются или лежат за пределами области нормального функционирования системы. В таких случаях можно считать систему линейной. Есть системы существенно нелинейные – такие, что их нельзя линеаризировать (привести к линейному виду) без потери существенных свойств. Такими являются СУ утюгом и холодильником.

5. По наличию установившейся ошибки:

статические и астатические.

Статическая (установившаяся) ошибка возникает из-за различных причин. Например, трения, электросопротивления и других потерь энергии в системе и выражается в том, что режим работы системы уже остановился, а некоторое рассогласование остаётся.

Системы, не имеющие статической ошибки, называются астатическими.

Статические системы подразделяются на:

· грубые e ³ 5%

· средней точности 1% £ e < 5%

· точные e < 1%.

6. По виду используемой энергии:

1) Электрические;

2) Гидравлические;

3) Пневматические;

Некоторые системы используют комбинации этих видов энергии.

7. По характеру обработки информации и выдачи управляющих воздействий:

а) непрерывные (аналоговые).

Рассмотрим пример.

На вход поступает аналоговая величина e(t), обрабатывается по ПИ-закону и вырабатывается управляющее воздействие, поступающее на ОУ в виде аналогового напряжения. Непрерывные АСР характеризуются наличием аналоговых сигналов на входе и выходе регулятора, а сам регулятор построен на аналоговых элементах (электронные усилители, ЭМУ, МУ).

б) дискретные – системы, в которых хотя бы одна из координат подвергается квантованию. Квантование бывает по времени, по уровню, по времени и по уровню.

Что такое квантование? Рассмотрим пример.

Пусть имеется некоторый непрерывный, аналоговый сигнал. Через промежуток времени равный t_к, он называется шагом квантования по времени, производится преобразование входной информации. Аналоговый сигнал может принимать любые значения, цифровой же сигнал может принимать только одно из набора жёстко фиксированных значений. При этом выбирается число, ближе всего лежащее на оси к истинной величине аналогового сигнала. Это и есть квантование по уровню.

Дискретные системы подразделяются на:

Импульсные – системы, в которых координата подвергается квантованию по времени – это преобразование непрерывного сигнала в последовательность импульсов с фиксированным или переменным периодом дискретности. (Первые применяются для управления тиристорными преобразователями).

В импульсных системах в зависимости от сигнала на выходе ИЭ выделяют три вида модуляции:

1. Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ).

t=const (длительность импульса), A=var (амплитуда), T=const (период).

2. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

t=var, A=const, T=const.

3. Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ).

t=const, A=const, T=var.

Релейные – системы, в которых координата подвергается квантованию по уровню – это преобразование непрерывного сигнала в ступенчатый с фиксированными уровнями ступеней - характеризуются наличием в регуляторе релейного элемента. Релейные СУ достаточно просты, но обладают невысокой точностью регулирования. Таковы системы поддержания уровня, t⁰, давления и так далее.

Цифровые – в этих системах регуляторы построены на базе средств вычислительной техники, в основном микропроцессорной. Входная информация квантуется по времени и (или) уровню. Полученные при помощи АЦП цифровые коды обрабатываются ЭВМ, в результате тоже получаются численные значения управляющего воздействия, преобразуемые в аналоговый управляющий сигнал ЦАП.

Цифровые системы.

Сама природа управляющей вычислительной машины дискретна. Регулируемая координата Y(t) в строго определенные моменты времени t1,t2,t3 вводится в цифровую вычислительную машину (происходит квантование по времени, используется амплитудно-импульсная модуляция), поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), где происходит преобразование аналоговой величины в цифровой код (квантование по уровню). Цифровой код поступает в блок обработки, где происходит реализация алгоритма управления. Полученное расчетное значение поступает на ЦАП, с выхода которого прикладывается к объекту управления. Эти системы являются самыми современными, позволяют обеспечить высокую надежность, качество управления, удобно в использовании.