Назад:
1.3.3 Следящие системы управления
1.3.4 Системы программного управления
Системами программного управления являются такие
автоматические системы управления, у которых управляемая величина соответствует
управляющему воздействию z(t), формируемому
на основе задающего воздействия, представляющего функцию времени,
вырабатываемую некоторым программным устройством. Цель управления – обеспечить
«близость» х(t) к z(t), t << = [t0, T0],
], z(t) = var при заранее известных функциях времени. Показатели качества и
критерии выполнения задачи управления обычно выбираются такими же, что и для
систем стабилизации.
Системы программного по выходам управления можно
разделить на два подкласса:
·
системы
временного программного по выходам управления, когда изменения z(t) жестко определяются
во времени;
·
системы
координатного программного управления по выходам, когда изменения z(t) определяются
уровнями значений некоторых координат системы более высокого ранга, а значения
моментов времени изменения произвольны.
Системы программного управления широко применяются при
контактных способах сварки, при управлении сварочными манипуляторами,
промышленными роботами при выполнении наплавочных работ, при сушке сварочных
электродов, термообработке сварных соединений и в других случаях.
САУ
температуры печи. Чтобы поддерживать
температуру печи (объект управления ОУ) в требуемых пределах, необходимо прежде
всего располагать сведениями о значении температуры в каждый момент времени.
Такую информацию можно получать при помощи простейшей системы контроля
(рис.1.13.), состоящей из термосопротивления RT, помещенного в печь и включенного в одно из плеч
моста, и гальванометра Г, шкала которого проградуирована в градусах Цельсия.
Напряжение U диагонали моста пропорционально температуре печи Q. Оператор О,
обслуживающий печь, наблюдая за положением стрелки гальванометра, получает
информацию о температуре и в зависимости от ее значения производит перемещение
задвижки З, регулирующей поступление рабочего тела в направлении, соответствующем
требуемому изменению температуры. В этом случае процесс регулирования
температуры протекает с участием оператора. Для его автоматизации необходимо
исключить оператора, а систему замкнуть таким образом, чтобы сигнал, вырабатываемый
измерительным элементом, приводил в действие регулирующий орган – задвижку. С
этой целью можно было бы питать привод М напряжением, снимаемым с диагонали
моста, однако системы такого типа зачастую оказываются неработоспособными, так
как мощность сигнала, подаваемого на исполнительный элемент М, в большинстве
случаев недостаточна для приведения в действие регулирующего органа. Для
устранения отмеченного недостатка вводится дополнительный элемент – усилитель
(У), имеющий посторонний источник энергии, за счет которого производится
усиление сигнала.
Рис. 1.13. Система программного управления печи для
прокалки сварочных электродов
Функциональная схема системы автоматического
управления температуры печи показана на рис.1.14, где блок 1 – усилитель; 2 –
исполнительный элемент; 3 – регулирующий орган; 4 – объект регулирования; 5 –
измерительный элемент; 6 – задатчик температуры.
Рис. 1.14. Функциональная схема САУ температуры печи
Задатчиком температуры САУ является потенциометр RP,
(рис.1.13). При работе системы в режиме стабилизации температуры величина
сигнала поддерживается постоянной, т.е. движок потенциометра RP занимает
неизменное положение.
Если положение движка изменять в соответствии с
некоторой программой, то изменение температуры будет производиться в
соответствии с той же программой, а система будет работать в режиме программной
системы управления.
Рассмотренная САУ температуры печи характеризуется
тем, что между входными и выходными величинами всех элементов системы
существует непрерывная функциональная связь. Системы такого вида называются
непрерывными САУ.
Наряду с непрерывно действующими системами в последнее
время получили распространение так называемые системы дискретного действия
(системы прерывистого регулирования). Применение дискретных систем особенно
целесообразно при управлении объектами с большой инерционностью, где процессы
протекают медленно, например системы стабилизации температуры, давления,
расхода. При этом дискретная система управления получается проще по своей
конструкции, а зачастую и точнее, чем непрерывная. В дискретных системах
выходная величина какого-либо из ее элементов имеет дискретный характер. В
дискретных системах преобразование непрерывных сигналов в дискретные
осуществляется при помощи дискретного элемента.
Роль такого элемента может
выполнить включаемый между мостовой схемой и усилителем (рис.1.14) двухходовый
электронный ключ. На управляемый вход ключа подается выходной сигнал мостовой
схемы, являющийся информационным сигналом термического состояния печи, а на
управляющий - периодическая последовательность импульсов, создающих условия для
прохождения информационного сигнала на выход ключа в интервалах существования
управляющего импульса. В результате на выходе электронного ключа формируется
последовательность импульсов, используемая после усиления для управления реверсивным
исполнительным двигателем, а значит, и регулирующим органом. Причем, управление
происходит дискретно – только в интервалы существования управляющих импульсов,
а амплитуда импульсов, поступающих на якорь двигателя, определяется уровнем
информационного сигнала в эти интервалы времени.
Преимущество импульсных систем
состоит в возможности применения одной дискретной системы управления процессами
в нескольких объектах путем поочередного подключения этих объектов с помощью
коммутатора к регулятору. Отсюда следует, что для создания импульсной системы в
общем случае необходимо располагать наряду с функциональными элементами,
используемыми в непрерывных системах, еще и такими, как импульсный элемент и
коммутатор.