Общие сведения о системе автоматического управления и регулирования.

1. Основные понятия и определения.

Автоматика - прикладная научная дисциплина, изучающая принципы Автоматической системой или системами автоматического регулирования называется совокупность технических устройств, выполняющих свои функции без непосредственного участия человека.

построения и методы расчета автоматических систем.

Все САУ в зависимости от назначения могут быть разбиты на два класса систем.

1. системы автоматического регулирования (САР)

2. кибернетические системы (КС)

САР - автоматически решают задачи регулирования работы тех или иных агрегатов.

КС - предназначены для решения более сложных задач, таких как самонастройка, самоорганизация, выборов наилучших режимов работы и другие. Автоматическим регулированием называется изменение какой - либо физической величины по требуемому закону без непосредственного участия человека.

Физическая величина в данном случае называется регулирующей величиной.

Технический агрегат в котором осуществляется регулирование называется объектом регулирования (ОР). Обозначим через y(t) функцию описывающую изменение регулирования величины во времени. Пусть g(t) функция задающая характер изменения регулируемой величины y(t).

Тогда основная задача автоматического регулирования сводиться к обеспечению равенства y(t)=g(t) (1) с требуемой точностью во все объекты времени заданной точностью. Функцию g(t) будем называть функцией задающей воздействия.

В реальных объектах регулирования всегда существуют причины отклоняющие регулируемую величину от заданного воздействия. Эти причины называются возмущающими воздействиями (возмущение) f₁(t), f₂(t).

Для борьбы с возмущениями объект регулирования обычно снабжается регулирующим органом воздействуя на который можно изменять y(t) и тем самым компенсировать влияние возмущения. Воздействие на регулирующий орган называется регулирующим воздействием и обозначается U(t).

В се сказанное выше позволяет изобразить общую схему любого объекта регулирования в следующем виде:

Устройства автоматически решающие задачу регулирования в данном объекте называется автоматическим регулятором. Объект регулирования и автоматический регулятор образуют систему автоматического регулирования.

Любой регулятор предназначен для создания регулирующего воздействия U(t) на объект с целью изменений величины y(t) по требуемому закону g(t). Все регуляторы строиться на базе одного из двух возможных принципов регулирования.

1. по возмущению ( по внешнему воздействию)

2. по отклонению (по ошибке).

2. Принцип регулирования по возмущению.

Как уже отмечалось основной причиной отклонения регулируемой величины y(t) от задающего воздействия g(t)являются возмущение. Идея этого принципа заключается в компенсации влияния возмущения путем его измерения и управления объектом регулирования с помощью измеренного значения. Для технической реализации в состав САР должны входить устройства позволяющие измерить возмущающие воздействия и устройства предназначенные для создания регулирующего воздействия на объект регулирования.

1. чувствительные элементы ЧЭ (датчики).

2. Исполнительные элементы ИЭ.

Исполнительный элемент представляет собой мощное механическое, электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство. Между ЧЭ и ИЭ могут быть включены промежуточные элементы ПЭ, усилитель мощности, преобразователи сигнала, и др.

О бщая система САР реализующая принцип регулирования по возмущению представлена на следующем рисунке:

Такая схема называется функциональной схемой САР. Она показывает, из каких элементов состоит система регулирования и как они соединены. Под элементом подразумевается конструктивная обособленная часть САР выполняющая определенные самостоятельные задачи. Такая система обеспечивает независимость (инвариантность ) регулируемой величины y(t) от возмущающего воздействия f₁(t).

Основные недостатки САР работающей по возмущению:

1. инвариантность обеспечивается лишь по отношению к измеряемому возмущению f₁(t). Наличие неконтролируемых возмущений f₂(t) и т.д. f_n(t) приводит к тому что регулируемая величина заметно отличается от требуемого закона изменения g(t).то есть условие (1) не выполняется.

2. инвариантность по отношению к изменяемому возмущению обеспечивается только при условии строгого соответствия параметров регулятора и объекта регулирования U и x расчетным значениям.

Достоинство таких систем - простота, но в силу указанных недостатков системы этого типа для решения задач регулирования самостоятельно не применяются. Обычно они используются в качестве составной части более сложных комбинированных систем управления. В более простых, чем САР, системах этот принцип широко распространен (например, автоматическая сигнализация).