- •Глава 1. Общие сведения о системах автоматического управления и регулирования
- •1.1.Основные понятия и виды
- •1.2.Виды воздействий в системах автоматического регулирования
- •1. Единичный скачок и ступенчатое воздействие
- •2. Единичный импульс
- •3. Импульсное воздействие
- •5. Синусоидальное воздействие
- •1.3. Классификация систем автоматического
- •4.Понятие о линейных и нелинейных системах
- •5.Классификация сар в зависимости от способов их настройки
- •1.4. Контрольные вопросы для сямопроверки
- •Глава 2. Математическое описание систем автоматического управления
- •2.1.Постановка задачи
- •2.2. Математическое описание линейных сау
- •2.3. Передаточные функции сау
- •2.4.Переходные функции( временные характеристики) элементов сау
- •2.5.Импульсная переходная(весовая)
- •2.6.Частотные характеристики сау
- •2.7. Логарифмические частотные характеристики сау
- •2.8. Контрольные вопросы для самопроверки
- •Глава 3. Типовые звенья систем
- •3.1.Разделение сау на типовые звенья
- •3.2. Безынерционное звено
- •3.3. Апериодическое звено первого порядки
- •3.4. Колебательное звено
- •5.5. Апериодическое (инерционное) звено второго порядка
- •Временные характеристики звена
- •Частотные характеристики звена
- •5.6. Консервативное звено
- •Переходная функция звеня h(t)
- •Частотные характеристики звена
- •3.7. Интегрирующие звенья
- •3.7.1. Идеальное интегрирующее звено
- •3.7.2. Реальные интегрирующие звенья или интегрирующие звенья с замедлением
- •3.8. Пропорционально-интегральное звено (изодромное)
- •Частотные характеристики звена (рис. 3.31)
- •Логарифмические частотные характеристики
- •3.9. Дифференцирующие звенья
- •3.9.1 Идеальное дифференцирующее звено
- •3.9.2. Реальное дифференцирующее звено
- •3.10.Пропорционально-дифференцирующее звено
- •Частотные характеристики пд-звена
- •3.11. Пропорционально-интегрально-дифференциальное звено (пид-звено)
- •Частотные характеристики
- •3.12.Запаздывающее звено
- •3.13. Особые звенья линейных сау
- •3.13.1. Устойчивые неминимально-фазовые звенья
- •3.13.2. Неустойчивые звенья
- •3.14.Контрольные вопросы для самопроверки
- •Глава 4. Структурные схемы сар и их преобрабования
- •4.1.Понятия о структурной схеме
- •4.2.Пример составления структурной схемы системы
- •4.3. Получение передаточной функции разомкнутой системы по передаточным функциям звеньев
- •4.3.1.Передаточная функция цепи последовательно соединенных звеньев направленного действия
- •4.3.2. Параллельное соединение звеньев направленного действия (рис. 4.6)
- •4.3.3.Передаточная функция системы, охваченной обратной связью
- •4.4. Преобразование структурных схем
- •4.5. Построение частотных характеристик разомкнутой системы по частотным характеристикам звеньев
- •4.6.Построение логарифмических частотных характеристик разомкнутых сар
- •4.7.Передаточные функции замкнутых сар
- •4.7.1. Передаточные функции замкнутой системы по отношению к задающему и возмущающему воздействиям
- •4.8. Контрольные вопросы для самопроверки
5. Синусоидальное воздействие
(рис. 1,7, б)- воздействие, которое изменяется по синусоидальному закону
где A-амплитуде;
ω -круговая частота.
1.3. Классификация систем автоматического
УПРАВЛЕНИЯ
Для ознакомления с основными видами систем автоматического регулирования рассмотрим классификацию САУ по ряду признаков.
1. По характеру изменения задающего воздействия САУ классифицируются:
1) системы автоматической стабилизации;
2) системы программного регулирования;
3) следящие системы.
Системы автоматической стабилизации предназначены для поддержания постоянства регулируемой величины Хвых. При этом задающее воздействие Х3 является постоянным (Х3=const). Структура такой системы одинакова с САР по отклонению. Системы автоматической стабилизации широко применяются в производственных условиях и предназначены для поддержания постоянства различных величин — напряжения, тока, мощности, давления, температуры, различного рода соотношений и пропорций.
Системы программного регулирования служат для изменения регулируемой величины во времени по определенному заранее установленному закону, называемому программой. В этом случае задающая величина изменяется во времени
.
В качестве примера можно назвать САР электроприводов с задатчиками интенсивности, позволяющими с заданной интенсивностью изменять скорость двигателя. Системы программного управления применяются также для отработки механизмом заданных программой перемещений. Пример: программное управление станками, подъёмными и транспортными механизмами и др.
Следящие системы применяются для поддержания соответствия между регулируемой величиной Хвых и задающим воздействием Х3 при случайных, заранее не определенных, изменениях Х3 во времени. Следящие системы широко применяются в различных областях техники, где требуется воспроизведение одним устройством перемещения другого устройства без механической связи между ними. Такая необходимость возникает при дистанционном управлении и измерении различных технологических величин с передачей показаний приборов на расстояние.
2. По способу передачи и преобразованию сигналов САУ разделяется на системы:
а) непрерывного действия;
б) дискретного действия.
САР непрерывного действия характеризуются тем, что в них в процессе регулирования сигналы на выходе всех элементов системы являются непрерывными функциями во времени.
САР дискретного (импульсного) действия отличаются тем, что в них через определенные промежутки времени происходит размыкание и замыкание контуров управления специальным устройством. Время управления делится на интервалы действия импульсов, в течение которых процессы протекают так же, как и в системах непрерывного управления, и паузы, в течение которых действие регулятора на систему прекращается.
Следовательно, в САР импульсного действия непрерывный сигнал преобразуется (квантуется) в серию импульсов, амплитуда и ширина или число которых в отдельные (дискретные) отрезки времени пропорциональны этому сигналу.
Основными формами преобразования непрерывной величины в дискретную являются:
1) амплитудное преобразование (квантование по уровню), при котором высота импульса пропорциональна дискретному значению непрерывной величины;
2) широтное преобразование (квантование по ширине), при котором ширина импульса (при постоянном периоде повторения импульсов) пропорциональна дискретному значению непрерывной величины;
3) кодо-импульсное преобразование, при котором через определенные промежутки времени вырабатываются серии (пакеты) импульсов, выражающие в определенном коде дискретное значение непрерывной величины.
Основными параметрами импульсов являются:
а) высота (амплитуда);
б) длительность или ширина ;
в) расстояние между импульсами или период повторения Т.
Расстояние между импульсами определяется их временным положением, т.е. фазой или частотой ω0= 2πt. Величина γ называется скважностъю и численно равна отношению времени импульса к периоду повторения Т, т.е. γ= t0/T.
САР релейного действия называется такая система, среди основных элементов которой содержится хотя бы один релейный. Работа релейного элемента характеризуется тем, что при непрерывном изменении входной величины Хвх и достижении ею определённого значения ХП, называемого пороговым, его выходная величина скачкообразно возрастает до значения Хвыхо (рис. 1.8).
Преимущество дискретного способа преобразования и передачи сигналов состоит в большей, по сравнению с непрерывным управлением, помехозащищенностью, что увеличивает точность работы системы, и большим быстродействием.
3. По свойствам в установившемся режиме САУ делятся на:
1) статические;
2) астатические.
В основе принципа такого деления лежит точность поддержания постоянства регулируемой величины при изменении возмущения.
Статическая САР - система, в которой при изменении основного возмущения (нагрузки) регулируемая величина отклоняется от заданной величины и величина этого отклонения пропорциональна нагрузке. Статическая характеристика такой системы имеет следующий вид (рис. 1.9), где ΔХВЫХ -статическое отклонение регулируемой величины, пропорциональное нагрузке F. Такие системы часто называют системами пропорционального регулирования.
Точность поддержания постоянства регулируемой величины определяется статическим отклонением и характеризуется статизмом системы.
В ТАУ под статизмом системы понимают отношение отклонения регулируемой величины от заданной к заданной величине при номинальной нагрузке
.
Астатическая САР - система, которая в установившемся режиме работает без остаточного отклонения. Регулируемая величина в этой системе не зависит от нагрузки. Поэтому статизм характеристики данной системы равен нулю. При отклонении регулируемой величины от заданного значения, например, вследствие приложения нагрузки, в системе возникает процесс регулирования, при котором отклонение стремится к нулю, а регулирующее воздействие - к новому установившемуся значению.