Назад: 1.2.1 Разомкнутые системы управления
1.2.2
Замкнутые системы управления
Компенсировать возмущения можно автоматически, для
чего необходимо связать «выход» системы (напряжение тахогенератора) с ее «входом»
(с входом усилителя), рис.1.4.
Рис.1.4. Схемы автоматического управления с обратной
связью:
а – принципиальная; б – функциональная
Чтобы поддерживать скорость вращения якоря двигателя в
требуемых пределах, необходимо располагать сведениями о числе оборотов в каждый
момент времени. Эту информацию в рассматриваемой схеме (см. рис.1.4) получают с
помощью простейшей системы контроля, состоящей из тахогенератора Тг,
якорь которого соединен муфтой с якорем двигателя М. Вырабатываемое
тахогенератором Uт напряжение пропорционально числу оборотов якоря
двигателя М.
Задающим воздействием z(t) в рассматриваемой системе
является напряжение Uу, снимаемое с потенциометра R. Скорость
вращения двигателя, а следовательно, скорость сварки или скорость подачи
электродной проволоки определяются величиной тока обмотки якоря iя двигателя М
iя=(Uх
– Uт)/åRцд.
Ток якоря М прямо пропорционален величине разности
напряжений Ux, задаваемой потенциометром R и вырабатываемой
тахогенератором (Тг) Uт = f(n), и обратно пропорционален
сумме сопротивлений цепи Rцд якоря двигателя М. Таким образом,
каждому положению движка потенциометра R соответствует определенная скорость
вращения якоря двигателя. Напряжение, снимаемое с Тг, вычитается из
заданного Ux, и разность напряжений DU=(Ux-Uт) через усилитель
подается на якорь двигателя М. Обмотка возбуждения (ОВ) двигателя подключена к
независимому источнику питания. Изменение нагрузки на валу М приводит к
изменению скорости вращения якоря и соответственно Uт. Это, в свою
очередь, приводит к одновременному изменению напряжения на тахогенераторе, тока
в цепи якоря двигателя М и восстановлению скорости его вращения.
Функциональная схема САУ скорости вращения якоря М,
(рис.1.5), где 1 – задающее устройство (задатчик); 2 – суммирующее устройство;
3 – усилитель-преобразователь; 4 – исполнительный элемент – объект
регулирования; 5 – измерительный элемент (преобразователь). Задатчик
(потенциометр R) при работе системы регулирования в режиме стабилизации
величину задающего сигнала поддерживает постоянной, т.е. движок потенциометра R
занимает неизменное положение.
Рис.1.5. Функциональная структурная схема системы
управления скорости
вращения двигателя
Z(t) Рис 1,5
Для сопоставления фактической скорости вращения якоря
двигателя (определяемой напряжением тахогенератора) с её заданной скоростью
(определяемой положением движка потенциометра) вход и выход системы связаны и
образуют замкнутый контур управления. Такая связь входа и выхода называется
обратной связью (ОС), благодаря которой осуществляется автоматическое
поддержание заданного управляемого параметра [6, 7].
Рассмотренная САУ скорости вращения двигателя (рис.1.5)
характеризуется тем, что между входными и выходными величинами всех элементов
системы существует непрерывная функциональная связь. Системы такого вида
называются непрерывными системами автоматического регулирования.
Принцип обратной связи лежит в основе подавлявшего
большинства процессов управления. ОС по регулируемой величине называется
жесткой, а по ее производной – гибкой. В зависимости от знака ОС бывает
отрицательной и положительной. В САУ с ОС в подавляющем большинстве случаев
знак ОС - отрицательный. Рассмотренный пример показывает, что процесс регулирования
в общем случае состоит из четырех элементов (рис.1.5): получение информации о
задачах управления 1; получение информации о результатах управления 5; анализ
полученной информации и выработка решения 2; исполнение решения, т.е.
осуществление управляющих действий 3 на объект 4. На основании вышеизложенного
можно дать следующее определение САУ с ОС:
САУ с
обратной связью называется замкнутая система, в которой производится измерение
разности между текущим значением регулируемой величины и ее заданным значением
в данный момент, и в зависимости от величины и знака этой разности система
оказывает автоматическое воздействие, в результате которого разность
уменьшается до допустимо малой величины.
В литературе такие системы сокращенно обозначались САР.
Далее: 1.3 Разновидности систем автоматического
управления с обратными связями