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 Т_г, якорь которого соединен муфтой с якорем двигателя М. Вырабатываемое тахогенератором U_т напряжение пропорционально числу оборотов якоря двигателя М.

Задающим воздействием z(t) в рассматриваемой системе является напряжение U_у, снимаемое с потенциометра R. Скорость вращения двигателя, а следовательно, скорость сварки или скорость подачи электродной проволоки определяются величиной тока обмотки якоря i_я двигателя М

i_я=(U_х – U_т)/åR_цд.

Ток якоря М прямо пропорционален величине разности напряжений U_x, задаваемой потенциометром R и вырабатываемой тахогенератором (Т_г) U_т = f(n), и обратно пропорционален сумме сопротивлений цепи R_цд якоря двигателя М. Таким образом, каждому положению движка потенциометра R соответствует определенная скорость вращения якоря двигателя. Напряжение, снимаемое с Т_г, вычитается из заданного U_x, и разность напряжений DU=(U_x-U_т) 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 U_т. 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

1.3.1 Принципы построения САУ