В начало

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:

- координатными Fк(t), которые изменяют непосредственно координату Y(t);

- 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:

, (4)

где C1i, C2i, C3i - коэффициенты, учитывающие экономический эффект, затраты времени и дополнительные условия выполнения операций управления.

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:
ИЭF - измерительный элемент возмущения

 

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:
ε(t) - сигнал рассогласования; ИЭо - измерительный элемент обратной связи

 

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.

 

XBOX Live 2000 рублей
XBOX Live 2000 рублей


iTunes Gift Card (Russia) 1000 рублей
iTunes Gift Card (Russia) 1000 рублей


Полный набор шрифтов ККМ ПРИМ-08
Полный набор шрифтов ККМ ПРИМ-08