Назад: 1.3.5 Системы экстремального управления

1.3.6 Функциональная структурная схема САУ с обратной связью

Только при отрицательной ОС происходит измерение и сравнение фактического контролируемого параметра х(t) объекта с заданным параметром z(t) на данный момент времени. В результате этого выявляется ошибка (рассогласование)

ε(t) = x(t) – z(t).

Эта ошибка служит стимулом процесса регулирования, и на её основе формируется регулирующее воздействие у(t).

В такой системе непрерывно идет обмен информацией между объектом и регулятором, воздействие передается от одного элемента регулятора к другому, последовательно меняя при этом свою физическую природу и уровень. Сформированное регулирующее воздействие по своей природе может быть различно. Если, например, объект – электродвигатель привода подачи проволоки, то регулирующим воздействием должно быть напряжение, подаваемое на его якорь. А для сварочного генератора регулирующим воздействием является ток нагрузки или напряжение возбуждения; для управляемых выпрямителей – сдвиг во времени управляющего импульса на управляемые электроды вентилей.

САР противодействует возмущениям, компенсирует, нейтрализует или ослабляет их вырабатываемыми встречными регулирующими воздействиями, обеспечивая заданное на каждый момент времени состояние объекта. Регулирование продолжается до тех пор, пока ошибка не станет меньше порога чувствительности системы.

САУ с ОС разнообразны и отличаются одна от другой функциональными возможностями, принципами построения и конструктивной реализацией. Однако всё многообразие входящих в различные системы автоматики элементов по функциональному назначению может быть сведено к нескольким основным типам, которые можно представить в виде обобщённой функциональной схемы САУ с ОС.

Рис. 1.16. Функциональная структурная схема САУ с образной связью

Функциональная схема состоит из устройств, узлов, элементов (каждый из которых выполняет свою функцию в системе и графически изображается прямоугольниками), а также из связей между ними, изображаемых стрелками, указывающими направление прохождения сигналов (информации) (рис. 1.16). Регулятор в таких системах представляют в развернутом виде, а объект часто вообще не показывают.

Узлы (элементы) регулятора и системы регулирования. Датчик, или измерительное устройство (элемент) ИЭ, измеряет действительную регулируемую величину x(t) и преобразует её в сигнал x₁(t), удобный для дальнейшего использования (чаще всего в напряжение или ток).

Задатчик, или задающее устройство ЗУ, формирует требуемое на каждый момент времени задающее воздействие z(t) в удобном для сравнения с x₁(t) виде, имитирующее текущее значение регулируемой величины x(t).

Сравнивающее устройство (элемент) СЭ выявляет и измеряет разность x₁(t) – z(t) и даёт на выходе сигнал ошибки ε(t), пропорциональный отклонению действительной регулируемой величины ∆ x(t) от заданной на данный момент величины. Часто сравнивающее устройство конструктивно объединяют с измерительным элементом в одно целое.

Усилитель, или усилитель-преобразователь УП, усиливает и преобразует сигнал ошибки до у₁(t), достаточной и пригодной для управления исполнительным устройством, преобразует входной сигнал количественно или (и) качественно, согласует вход исполнительного устройства с выходом сравнивающего элемента по виду используемой энергии.

Исполнительное устройство ИУ под воздействием у₁(t) вырабатывает регулирующее воздействие У(t), поступающее на регулирующий орган объекта управления.

Корректирующее устройство (КУ) включают последовательно или параллельно названным выше элементам. Их назначение – улучшить качество регулирования объектов с помощью формирующих в них дополнительных воздействий r(t).

Некоторые элементы автоматической системы в отдельных случаях могут отсутствовать, но главная обратная связь (ГОС) должна функционировать всегда, ибо с её помощью выявляется соответствие действительного состояния объекта регулирования заданному на данный момент времени. Наличие ГОС – основной признак САР.

Далее: 1.4 Самонастраивающиеся САР