АСУ
Принципы
автоматического регулирования (Тема) Отклонения выходной величины от требуемого значения
возникают из-за наличия возмущающих
воздействий F(t), поступающих в систему в виде нагрузки на объект, изменений
напряжения питающей сети и др. Возмущающие воздействия F(t) могут быть различного
характера: 1)
координатными Fк(t),
которые изменяют непосредственно координату Y(t); 2) параметрическими Fп(t), при действии
которых изменяются параметры объекта и АУУ (температура окружающей среды,
старение комплектующих элементов и др.). На вход АУУ подается
задающая величина X3(t), закон которой определяется алгоритмом
функционирования САУ, т.е. Y(t) = f (X3(t)) . (1) Теперь можно
сформулировать главную задачу управления: необходимо обеспечить минимальную
величину отклонения ∆Y(t) выходного параметра объекта Y(t) от ее требуемого
значения Yтр(t) , т.е. в первом приближении: Y(t) - Yтр(t) = ½± DY(t)½® min. (2) Однако в теории
принятия решений отклонение DY(t) не всегда дает объективную
оценку достаточности управления или регулирования. Поэтому используется
вероятностная величина отклонения от требуемого значения по минимуму суммы
квадратов отклонений . (3) Для экономических
условий возникает необходимость оценки достаточности управления, исходя из критериев
экономического эффекта, времени выполнения операций и дополнительных условий,
что отражается в следующем выражении:
Отклонение DY(t) проявляется в системе в результате действий возмущений F(t), а
также изменениях во времени величины X3(t). При изменении X3(t)
выходная величина Y(t) не сразу примет нужное значение Yтр(t), а
спустя некоторое время после окончания переходного процесса. Переходный процесс
может быть и колебательным, как показано на рис. 1. Рис.
1. Переходной процесс регулирования Выходной параметр Y(t)
достигнет требуемого Yтр(t) за время переходного процесса tпп. Главный принцип управления
состоит в том, чтобы уменьшить отклонение выходной величины Y(t) от требуемой Yтр(t),
т.е. Y(t) - Yтр(t) = ½ΔY(t)½® min. Принцип управления по возмущению При возмущении F(t)
возникает отклонение ΔYF(t). Если компенсирующее воздействие ΔYu(t)
будет равным по величине и обратным по знаку ΔYF(t), то отклонения
выходной величины не будет: ΔYF(t) = - ΔYu(t), ΔY(t) = 0. (5) Схема САУ с
управлением по возмущению приведена на рис. 4. Рис. 4. Функциональные схемы САУ по возмущению: Для уменьшения отклонения ΔYF(t),
вызванного возмущением F(t), возмущение измеряется и преобразуется АУУ в
управляющее воздействие U(t), которое вызывает компенсирующее отклонение ΔYu(t),
равное по величине и противоположное по знаку отклонению ΔYF(t). Такие системы полностью компенсируют возмущение, они
разомкнутые, в них нет проблем устойчивости, очень быстродействующие. Принцип
управления по отклонению Для уменьшения отклонения ΔY(t) производится измерение
разности между заданным и текущим значениями выходной величины и в зависимости
от величины и знака этого отклонения осуществляется автоматическое воздействие
на ее уменьшение. Если отклонение ΔY(t) возникает при изменении X3(t)
или по изменению выходной величины Y(t), то вырабатывается сигнал рассогласования. ε(t) = X3(t) - Xoc(t). (6) Рис. 5. Функциональная схема САУ по отклонению: Такие системы управляют выходной величиной независимо
от причин отклонения ΔY(t) (нагрузка, температура, изменение параметров звеньев
и элементов). Однако присутствует обратная связь, эти системы замкнутые и возникает
проблема устойчивости. Современные САУ высокой точности строятся на основе
сочетания управлений по возмущению, т.е. комбинированное
управление (рис. 6). Рис. 6. Функциональная схема комбинированной САУ Комбинированная САУ – система, в которой входными воздействиями ее управляющего
устройства являются как внешние (задающее и возмущающее), так и внутреннее
(контрольное) воздействия. Эффективность работы комбинированной САУ всегда
больше, чем у порознь функционирующих замкнутой или разомкнутой систем. |
||||