Разновидности систем управления

Рисунок 1 – Примеры конфигурации СУ для ГПМ

 

Рисунок 2 - Примеры конфигурации СУ для ГПМ

 

I. Разновидности СУ. Управление разомкнутое и замкнутое. Регулирование.

Чтобы перейти к рассматриваемым вопросам дадим следующие дополнительные определения.

 

Автоматическое устройство – это часть системы автоматики, состоящая из отдельных элементов, которые могут выполнять функцию управления, контроля за ходом процесса и регулирования в соответствии с заданными условиями, освобождающие человека от данных функций.

Автоматическая система – это управляющее устройство и объект управления, действующие в автоматическом режиме. В зависимости от выполняемых функций такие системы подразделяются на 2 вида (САУ и САР).

Воздействие  - любой фактор оказывающий влияние на состояние объекта управления (либо процесс, либо работающее устройство).

Воздействия подразделяются на 2 вида:

ü Управляющее воздействие U(u₁; u₂; …;u_i)

ü Возмущающее воздействие Z(z₁; z₂;…;z_i)

 

Входной сигнал X(x₁;x₂;…;x_i) – возмущающие или управляющие воздействия, подаваемые на вход данного элемента или целой системы.

Выходной сигнал Y(y₁;y₂;…;y_i) – управляемы параметры изменение, которых является следствием воздействия входных сигналов.

 

На рисунке 3 показано графическое обозначение элемента автоматики

 

 

 Рисунок 3 – Графическое обозначение элемента автоматики

 

 

Y=f(X) – функция управления

 

 

На рисунке 4 показана упрощенная схема автоматической системы управления.

 

 

Рисунок 4 – Автоматическая система управления

 

Разновидности систем управления.

1.  По характеру порядка функционирования

ü Системы стабилизации – они предназначены для поддержания заданного значения управляемой величины.

ü Системы программного управления -   обеспечивают изменение заданного параметра во времени по заданной программе.

ü Адаптивные системы управления – позволяют управлять объектом или процессом в зависимости от накопления текущей информации, поступающей в СУ, как об изменении управляемого параметра, так и информации об изменении внешних условий (Пример: непостоянство механических свойств заготовки по длине обрабатываемой детали).

 

 

 

 

 

 

ИМ – исполнительный механизм 9 осуществляет малые поднастроечные перемещения 4;

УС – устройство синтеза требуемых поднастроек;

УОВВ – устройство оценки внешних воздействий;

УОП – устройство оценки процессов обработки (датчики);

ОС – обратная связь.

     Рисунок 5 - Адаптивная система управления

1. По принципу управления

ü Управление по отклонению управляемой величины от заданного значения (замкнутые системы управления)

                  АУУ – автоматическое управляющее устройство

Рисунок 6 – Замкнутая система управления

 

U(t)=f[Y(t)-X(t)]=f[DX(t)                                           (1)

 

 

            Характерным признаком таких систем является наличие обратной связи.

 Достоинством таких систем является:

- Большая универсальность т.к. они могут применяться для любых видов управляемых величин;

- Высокая эффективность работы таких систем (точность работы системы по заданным параметрам)

 

ü Управление по возмущению

Рисунок 7 – Управление по возмущению

 

U(t)=f[z(t)]                                                 (2)

 

Особенность таких систем состоит в том, что устройства работают по принципу компенсации внешних воздействий Z, причем управляющее воздействие вырабатывается в соответствии с результатом измерения возмущающего воздействия.

 

Достоинство:

- Система является разомкнутой т.к. нет обратной связи, поэтому отличается высоким быстродействием и простотой по сравнению с предыдущей.

 

Недостаток:

- Плохая избирательность т.к. не все внешние воздействия могут быть измерены с достаточной точностью.

 

1. По свойствам в установившемся режиме

ü Статические –когда ошибка срабатывания системы устанавливается на постоянном уровне.

ü Астатические системы -  когда на выходе системы имеется некоторая погрешность DY(t) не являющаяся постоянной

1. По числу контуров регулирования

ü Одноконтурные

ü Многоконтурные

I. Системы автоматизированного регулирования и разновидности.

К разновидностям САР в зависимости от назначения мы относим следующие виды:

1. Стабилизирующие САР, их назначение – поддержание заданного параметра автоматически в заданных пределах (регулирование температуры в сушильной камере, смотри рисунок 8). С момента времени t = 0 и до t₁ система поддерживает температуру q₁, в момент t₁ система перестраивается на q₂, которое обеспечивается до момента времени t₂.

2. Системы авторегулирования параметра во времени и по заданному закону изменения (программные САР смотри рисунок 9). Данные САР являются более сложными, и применяются в наиболее ответственных случаях и наиболее сложных производственных процессах.

В системах САУ и САР а так же в схемах управления оборудованием широкое применение находит отдельный класс устройств называющихся “датчики”.

            

        (q^°С)

 

             q₂

 

 

             q₁

 

                                      t₁                        t₂           t, час

Рисунок 9 –График работы стабилизирующей САР

         q^°С

 

           q₃

 

 

           q₂      

 

           q₁   

           q₄

                 

                                  t₁        t₂          t₃     t₄ t, час

Рисунок 10 – График работы системы автоматического регулирования