Тема ПЗ. «Общая характеристика САУ» . 1. 1. Основные понятия и определения теории автоматического регулирования. 1. 2. Принципы управления.
Основные определения l Объект, для достижения желаемых результатов функционирования которого необходимы и допустимы специально организованные воздействия, называется объектом управления. ОУ
Основные определения l Состояние процесса или объекта характеризуется некоторой совокупностью переменных, называемых параметрами состояний или координатами. ОУ
Основные определения l Координаты (переменные) объекта управления, значения которых зависят от управляющих воздействий, называются управляемыми (регулируемыми) координатами. ОУ x 1 … xn
Основные определения l Воздействия на объект управления, предназначенные для достижения цели управления, называются управляющими воздействиями. u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Управлением называется процесс выработки и осуществления управляющих воздействий. u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Целью автоматического управления являются значения, соотношения значений координат процессов в объекте управления или их изменения во времени, при которых обеспечивается достижение желаемых результатов функционирования объекта (процесса). u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Устройство, предназначенное для осуществления автоматического управления (регулирования), называется управляющим объектом. УО u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Совокупность объекта управления и управляющего объекта, представляющая единую динамическую систему, образует систему автоматического управления. САУ u 1 x 1 … … УО ОУ xn u 2
Основные определения l Воздействие извне на любой элемент системы управления, включая объект управления, затрудняющее, как правило, достижение цели управления называется возмущением. УО САУ u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Воздействие на управляющий объект, предназначенное для изменения цели управления называется задающим воздействием. УО САУ u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект, называется обратной связью. УО САУ u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения l Математическая форма преобразований задающих воздействий, возмущений, воздействий обратных связей, определяющих управляющие воздействия, представляет собой закон управления. УО САУ u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения Что называется АЛГОРИТМОМ?
Основные определения l Алгоритм, определяющий управление в реальном времени является алгоритмом управления. УО САУ u 1 … u 2 ОУ x 1 … xn
Основные определения Качество управления определяет совокупность характеристик управления, принятых для оценки полезности управления. Качество управления может оцениваться одной характеристикой или совокупностью характеристик, например, временных, точностных, частотных, энергетических, экономических.
1. 2. Принципы управления В основе построения САУ лежат некоторые общие фундаментальные принципы управления, определяющие, каким образом осуществляется увязка алгоритмов функционирования и управления с фактическим функционированием или причинами, вызывающими отклонения функционирования от заданного.
1. 2. Принципы управления В настоящее время используются три основных принципа управления: 1) управление без обратной связи (принцип разомкнутого управления), 2) управление по отклонениям (принцип обратной связи), 3) управление по возмущениям (принцип компенсации).
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа разомкнутого управления Датчиком (Д) реализуется алгоритм функционирования в виде задающего воздействия g на вход регулятора (Р) – управляющего объекта. Д g Р
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа разомкнутого управления управляющее воздействие u , воздействует на объект управления (ОУ) таким образом, чтобы регулируемая величина x изменялась в полном соответствии с алгоритмом функционирования. Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа разомкнутого управления Точность воспроизведения регулируемой величиной x закона изменения задающего воздействия g обеспечивается выбранным алгоритмом. Д g Р u ОУ x Рис. 1. 1
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа разомкнутого управления Точность воспроизведения регулируемой величиной x закона изменения задающего воздействия g обеспечивается: 1) выбранным алгоритмом управления, 2) конструкцией элементов регулятора, 3) учетом физических закономерностей, действующих во всех элементах.
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа разомкнутого управления ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ?
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа разомкнутого управления данный принцип и не обеспечивает высокой точности работы САУ он получил широкое распространение ввиду простоты его реализации
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В системах, построенных по принципу управления по отклонению, регулируемая координата x изменяется в соответствии с законом функционирования путем приложения к регулятору воздействия, зависящего от величины отклонения регулируемой координаты x от требуемого значения g: (g -x)= .
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В системах, построенных по принципу управления по отклонению, измеряется отклонение регулируемой координаты x от ее требуемого значения g (g -x)= .
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В соответствии с измеренной величиной регулятором (Р) на основе алгоритма управления формируются управления u , прикладываемое к объекту управления с целью устранения возникших отклонений т. е. Рис. 1. 1 Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В соответствии с измеренной величиной регулятором (Р) на основе алгоритма управления формируются управления u , прикладываемое к объекту управления с целью устранения возникших отклонений т. е. Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В соответствии с измеренной величиной регулятором (Р) на основе алгоритма управления формируются управления u , прикладываемое к объекту управления с целью устранения возникших отклонений т. е. Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В соответствии с измеренной величиной регулятором (Р) на основе алгоритма управления формируются управления u , прикладываемое к объекту управления с целью устранения возникших отклонений т. е. = (g -x) Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи В систему вводят дополнительную связь. Так как направление передачи воздействия в дополнительной связи обратно направлению передачи основного воздействия на объект, введенную цепь называют цепью обратной связи (ОС). xос Д ОС g (-) Р = (g -x) u ОУ x Рис. 1. 2
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи Разность отклонения между задающим воздействием и регулируемой координатой называется сигналом ошибки (t) = g (t)- x (t) поэтому иногда данный принцип управления называются принципом управления по ошибке xос Д ОС g (-) Р u ОУ x Рис. 1. 2
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи Измерение сигнала ошибки осуществляется измерительным элементом, который конструктивно входит в регулятор. xос Д ОС g (-) Р u ОУ x Рис. 1. 2
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ?
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа обратной связи Введение дополнительных элементов точное регулирование – независимо от того, какая причина вызвала отклонения
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации В системах, построенных по принципу управления по возмущению, регулируемая координата x возвращается и удерживается в области требуемых значений путем компенсации приложенных к системе возмущений.
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации Возмущающим воздействием f называется всякое воздействие, стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между регулируемой координатой x и задающей величиной g.
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации Возмущающим воздействием f называется всякое воздействие, стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между регулируемой координатой x и задающей величиной g. f Рис. 1. 1 Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации Для построения таких систем необходимы датчики, измеряющие приложенные к системе возмущения, и устройства, вырабатывающие воздействия, их компенсирующие. f Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации Для построения таких систем необходимы датчики, измеряющие приложенные к системе возмущения, и устройства, вырабатывающие воздействия, их компенсирующие. f Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации Для построения таких систем необходимы датчики, измеряющие приложенные к системе возмущения, и устройства, вырабатывающие воздействия, их компенсирующие. f Д g Р u ОУ x
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации Для построения таких систем необходимы датчики, измеряющие приложенные к системе возмущения, и устройства, вырабатывающие воздействия, их компенсирующие. Д g Р u 2 u 1 f u ОУ x Рис. 1. 3
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ?
1. 2. Принципы управления Схема САУ, построенная на основе принципа компенсации 1. Введение дополнительных элементов. 2. Компенсация достигается только по измеренным возмущениям. быстрота реагирования на возмущающие воздействия
1. 2. Принципы управления Комбинированные схемы САУ В ряде случаев эффективно применение принципа комбинированного управления по отклонению и возмущению. В комбинированных системах реализуются оба принципа управления, причем наиболее существенные возмущения компенсируются схемами, соответствующими принципу управления по возмущению, а отклонения, создаваемые малыми возмущениями, уменьшаются путем введения в систему отрицательной обратной связи.
1. 2. Принципы управления Комбинированные схемы САУ Комбинированные регуляторы объединяют достоинства обоих принципов – быстроту реакции на изменение возмущений и точное регулирование – независимо от того, какая причина вызвала отклонения.
