Классификация по характеру изменения задающего воздействия

1. Системы автоматической стабилизации

2. Системы программного управления

3. Следящие системы

Система автоматической стабилизации – это система, алгоритм функционирования которой содержит предписание поддерживать значение управляемой величины постоянной. Системы автоматической стабилизации имеют наибольшее распространение в промышленной автоматике.

Система программного управления – это система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую переменную в соответствии с заранее заданной функцией времени.

Следящая система – это система, предназначенная для изменения управляемой переменной в соответствии с изменением другой переменной, которая действует на входе системы и закон изменения которой заранее не известен. Следящие системы обычно используются для дистанционного управления перемещением объектов в пространстве, а также для дистанционной передачи показаний.

Вследствие большого разнообразия используемых в технике систем автоматического регулирования, различающихся функциональными возможностями, принципами построения и формой конструктивной реализации, невозможно дать единую классификацию систем автоматического регулирования. Поэтому рассмотрим наиболее характерные классификационные признаки.

Первый признак - наличие в системе явно выраженной обратной связи. По этому признаку системы разделяют на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых системах ОСГ отсутствует. Системы, работающие по разомкнутому циклу, используют только в качестве составной части более сложных систем автоматического регулирования.

Достоинства системы:

1) Простота

2) Малая инерционность

3) Быстродействие системы

Недостатки:

1) Управление осуществляется без контроля результата.

Замкнутые системы содержат цепь обратной связи ОСГ. Под главной обратной связью понимают подачу части энергии с выхода системы на её вход. Главная обратная связь (ОСГ) служит для сравнения действительного закона изменения регулируемого параметра с требуемым. Помимо главной обратной связи в системе предусмотрены местные обратные связи для улучшения динамических свойств системы. Местная обратная связь охватывает один или несколько элементов основной цепи. сигнал вычитается из основного сигнала.

Достоинства:

1) Выработка регулирующего воздействия в независимости от возмущающего фактора

2) Учёт действительного параметра и оценка ошибки

Недостатки:

1) Наличие ошибки регулирования

2) Малое быстродействие

3) Склонность системы к перерегулированию

Второй признак - закон изменения регулируемой величины в системах автоматического регулирования. По этому признаку системы принято делить на системы стабилизации, программного регулирования и следящие. Стабилизирующей - называют систему, алгоритм управления которой содержит предписание поддерживать регулируемую величину на постоянном значении. Программной - называют систему, алгоритм управления которой содержит предписание изменять регулируемую величину в соответствии с заранее заданной функцией. Изменение регулируемой величины обеспечивается изменением задающего воздействия по строго определенной программе. Следящей - называют систему, алгоритм управления которой содержит предписание изменять регулируемую величину в зависимости от неизвестной заранее переменной величины на входе автоматической системы. В следящих системах регулируемое воздействие повторяет в определенном масштабе все изменения управляющей величины, т.е. следит за ней.

Третий признак - способность системы автоматического регулирования поддерживать с определённой степенью точности значение регулируемой величины. По этому признаку системы разделяют на статические и астатические. Статической системой автоматического регулирования называют такую систему, в которой принципиально не возможно поддерживать одно и то же значение регулируемого параметра при условии, что задающее воздействие системы остаётся неизменным. Остаточную ошибку в такой системе называется статизмом. Астатической системой автоматического регулирования называют такую систему, в которой в установившемся режиме регулируемый параметр принимает всегда одно и то же значение и не зависит от значения возмущающего воздействия на объект регулирования. В астатической системе статизм всегда равен нулю.

Четвёртый признак - функциональная связь между входным и выходным величинами элементов, входящих в состав системы автоматического регулирования. По этому признаку системы подразделяют на непрерывные и дискретные. Непрерывной системой автоматического регулирования называют систему, в которой непрерывному изменению входных величин элементов соответствует непрерывное изменение выходных величин этих элементов. Дискретной системой автоматического регулирования называют систему, в которой непрерывному изменению входной величины хотя бы одного элемента, входящего в состав системы, соответствует дискретное изменение выходной величины этого элемента.

Устойчивость САР

Необходимым условием работоспособности системы автоматического регулирования является её устойчивость. Под устойчивостью понимают свойство системы восстанавливать состояние равновесия, из которого она была выведена под влиянием возмущающих факторов, после прекращения этих факторов. На практике для определения устойчивости системы используют критерииустойчивости: алгебраический критерий Рауса-Гурвица, критерий устойчивости Михайлова, критерий устойчивости Найквиста.

Алгебраический критерий (Рауса-Гурвица) позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по коэффициентам ее характеристического уровня, которым является знаменатель передаточной функции. Необходимые и достаточные условия устойчивости определяются различными соотношениями коэффициентов в зависимости от порядка системы.

Критерий устойчивости Михайлова основан на связи характера переходного процесса системы с амплитудой и фазой вынужденных колебаний, устанавливающих в системе при синусоидальном воздействии. Анализ устойчивости системы этим методом сводится к построению по характеристическому многочлену замкнутой системы (знаменатель передаточной функции) комплексной частотной функции, по виду которой можно судить об устойчивости.

Критерий устойчивости Найквиста позволяет судить об устойчивости замкнутой системы САР по амплитудно-фазовой характеристике. Замкнутая система будет устойчива в том случае, если устойчива замкнутая система и ее амлитудно-фазовая характеристика не охватывает точку с координатами (-1, j0), называемую критической. При отсутствии местных обратных связей разомкнутая система всегда устойчива, если состоит из устойчивых звеньев. При наличии местных обратных связей система может оказаться неустойчивой в разомкнутом состоянии.

Устойчивость по логарифмическим частотным характеристикам определяют с использованием критерия устойчивости Найквиста. Замкнутая система устойчива, если на частоте ω, для которой φ=-π, ордината ЛАЧХ разомкнутой системы отрицательна, т.е. L(ω)<0. Если разомкнутая система устойчива, а ЛАЧХ пересекает линию -π в нескольких точках, то замкнутая система будет устойчивой, когда L(ω)<0 при φ=-π для конечной правой из точек пересечения. Для определения устойчивости системы используют приближенную ЛАЧХ, представляющую собой ломаную линию, отдельные участки которой имеют определенный наклон.