А. Разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

 

 

Для ознакомления с основными видами систем автоматического управления и соответствующей терминологией рассмотрим классификацию САУ по ряду признаков, существенных с точки зрения теории автоматического управления.

 

А. Разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы

 

В схеме САУ, изображенной на рис.2 на управляющее устройство поступают три вида информации: информация о величине X, определяющей состояние объекта, информация о величине Х₃, задающей цель управления, информация от F – возмущениях, нарушающих режим работы объекта. Однако возможны САУ, в которых используется лишь часть перечисленной информации. При этом в зависимости от видов используемой управляющим устройством информации различают два основных типа САУ–разомкнутыесистемы и замкнутые системы.

6

 

 

В р а з о м к н у т ы х САУ выходная величина объекта X не измеряется, т. е. нет контроля за состоянием объекта. Разомкнутыми такие системы называются потому, что вследствие этого в них отсутствует обратная связь между выходом объекта и входом управляющего устройства, при наличии которой объект и управляющее устройство образуют замкнутый контур.

 

Возможны разомкнутые САУ, в которых управляющее устройство измеряет только одно задающее воздействие Х₃, одно возмущение F и, наконец, оба эти сигнала одновременно.

В первом варианте разомкнутой САУ управление осуществляется по

з а д а ю щ е м у в о з д е й с т в и ю: поступающие извне команды Х₃ приводят путем изменения управляющего воздействия U к соответствующему изменению выходной величины объекта X. Точность обеспечиваемого при этом соответствия между X и Х₃ целиком определяется постоянством параметров системы и возмущений и никак не контролируется. Поэтому практически такие системы пригодны лишь при достаточно высокой стабильности указанных выше условий работы системы и невысоких требованиях к точности.

Примером системы этого типа служит разомкнутая система программного управления напряжением синхронного генератора, изображенная на рис. 3(а):

 

 

Рисунок 3. Системы управления напряжением синхронного генератора: а – разомкнутая система программного управления; б – разомкнутая система компенсации влияния нагрузки; в – замкнутая система управления по отклонению; г – комбинированная система управления отклонению с компенсацией влияния нагрузки.

7

 

 

Объектом управления здесь является синхронный генератор Г, вращаемый с постоянной скоростью двигателем Д: Выходная величина объекта – напряжение генератора – определяется напряжением возбуждения, подаваемым на обмотку возбуждения генератора ОВ от устройства задания графика напряжения УЗГ. Последнее является управляющим устройством. Напряжение возбуждения автоматически изменяется во времени в соответствии с заложенной в УЗГ программой, обеспечивая

соответствующее изменение напряжения генератора.
	С и с т е м а	у п р а в л е н и я	п о		з а д а ю щ е м у	и
в о з м у щ а ю щ е м у		в о з д е й с т в и я м			является наиболее полным

видом разомкнутой САУ. В этом случае управление объектом осуществляется в функции двух величии Х₃ и F, т. е. здесь объединены оба предыдущих варианта разомкнутых систем.

 

Примером такой системы может быть система программного управления напряжнейшем генератора, объединяющая схемы изображенные на рис. 3 а и б. (В этом случае в схеме рис. 3(б) напряжение питания цепи возбуждения должно подаваться от устройства задания графика напряжения УЗГ, показанного на рис. 3(а). В отличии от системы программного управления, изображенной на рис. 3(а) в новой схеме устраняется основная ошибка по напряжению, вызванная непостоянством нагрузки генератора.

 

В з а м к н у т ы х САУ на вход управляющего устройства подаются задающее воздействие Х₃ и выходная величина объекта X. Исходя из величины Х₃, управляющее устройство определяет соответствующее требуемое значение X и, имея информацию о текущем значении X, обеспечивает необходимое соответствие между X и Х₃ путем воздействия на объект.

В такой САУ управляющее устройство стремится ликвидировать все отклонения X от его значения, определяемого заданием Х₃, независимо от причин, вызвавших эти отклонения, включая любые возмущения, внешние и внутренние помехи, а также изменения параметров системы.

Как видно	из рис.2, САУ такого		типа	представляют собой
з а м к н у т ы й	к о н т у р, образованный		объектом и		управляющим
устройством. При	этом	управляющее устройство		создает	о б р а т н у ю

с в я з ь вокруг объекта, связывая его выход со входом. Замкнутые САУ

 

называются поэтому еще с и с т е м а м и с о б р а т н о й с в я з ь ю и л ис и с т е м а м и у п р а в л е н и я п о о т к л о н е н и ю.

 

Эти системы могут обеспечить принципиально неограниченную точность управления и представляют собой основной тип САУ.

К о м б и н и р о в а н н ы е САУ представляют собой объединение в одну систему замкнутой системы управления по отклонению и разомкнутой системы управления по внешнему воздействию. Показанная на рис. 2 схема является схемой такой комбинированной САУ.

Добавление к замкнутой системе управления разомкнутой системы компенсации влияния на выходную величину объекта какого-либо возмущения облегчает задачу замкнутой САУ и тем самым позволяет

8

 

 

упростить ее и повысить точность управления. Лучшее качество управления

 

в комбинированных системах объясняется тем, что в них наиболее полно используется информация об объекте и внешней ситуации.