Структурная схемы САУ

Для любых систем, в которых протекают процессы управления, имеется общая черта а именно, передача сообщений о происходящих в отдельных частях системы процессов посредством сигналов.

В технических системах материальные носители информации называют носителями сигналов, которые можно изменять в соответствии с передаваемой информацией. К носителям сигналов можно отнести электрическое напряжение и ток, давление, механическое перемещение и т.д. Конструктивные элементы системы должны преобразовывать одни физические величины и соответствующие им сигналы в другие. Этот процесс отображается в кибернетическом понятии звена системы.

Звено – это элемент, входящий в САУ, в котором определенным образом преобразуется входной параметр в выходной. Схематическое изображение звена в виде блока не отображает особенностей его конструкции. Существенным является только связь между воздействием на вход звена и его реакция на выходе. Такой подход позволяет создавать модели элементов различных технических систем независимо от их конкретной технической реализации.

Схема, изображающая последовательность процессов внутри устройства или системы называется структурной схемой.

При изображении САУ в виде структурной схемы используется небольшой набор типов элементов. Отметим наиболее часто используемые.:

Блоки связи двух переменных . В простейшем случае такие блоки характеризуются линейной зависимостью выходного сигнала от входного, то есть . Обозначаются такие элементы как показано на рис. 7. Выполняемая функция представляется математическим выражением или в форме графика зависимости выходной величины от входной. Такое представление характерно для элементов САУ, имеющих существенно нелинейные характеристики.

Рис. 7. Графическое представление блока связи двух переменных.

Устройства суммирования входных сигналов предназначены для вычисления суммы или разности входных сигналов. То есть они выполняют следующую операцию:

Сумматоры на структурных схемах сумматоры представляются следующим образом:

Рис. 8. Графическое представление сумматора.

Более сложные объекты представляются в виде функциональных блоков, имеющих несколько входных и один выходной сигнал. При этом выходной сигнал представляется функцией нескольких входных переменных. То есть математически функциональный блок представляется графической интерпретацией выражения вида:

На рисунке 9 показана графическое представление функционального блока с двумя входными сигнала, то есть выполняющего функцию

Рис. 9. Графическое представление функционального блока с двумя входными сигналами.

Структурная схема является графическим изображением потоков информации и способов ее обработки в системе автоматического управления. Следовательно структурная схема составляется на базе математического описания САУ.

Так любой объект управления можно представить в виде следующей структурной схемы.

Рис.10. Структурная схема объекта управления

Структурная схема объекта является графической интерпретацией следующего выражения:

Как видно из представленной схемы объект управления является совокупностью двух линейных блоков и сумматора результатов действия управляющего и возмущающего воздействий. Конечно, в данном случае учитывается влияние только одного возмущающего фактора, воздействующего на объект управления. Подобным образом можно представить большинство объектов управления, используемых в технических устройствах. К ним можно отнести: