Статическое и астатическое регулирование.
ТАУ - это научная дисциплина, образующая в совокупности науку об управлении. ТАУ появилась с появлением механизмов.
Линейные непрерывные системы АУ.
Основные понятия АУ:
· рабочая операция;
· операция управления;
К рабочим операциям отн-ся все действия, необходимые для выполнения процесса в соответствии теми или иными законами, которыми определяется ход данного процесса (вращение вала эл./двигателя). Для улучшения и усовершенствования рабочих операций используются автоматические устройства, которые полностью или частично заменяют труд человека. Замена труда человека наз-ся механизацией.
Для правильного и качественного выполнения операций необходима операция управления. По средствам операции упр-ния обеспечивается в нужный момент времени начало, порядок следования и окончание операции, при этом придаются необх-е параметры самому процессу. Совокупность управления операций образует процесс управления. Операция управления также как и раб. операция частично или полностью выполняться технологическими устройствами в системе. Замена труда человека в операции упр-ния наз-ся автоматизацией. Совокупность средств упр-ния и объекта образует систему управления.
Система, в которой все рабочие и управляющие операции выполняются полностью без участия человека, наз-ся автоматической системой. Система, которая автоматизирует только часть управления, наз-ся автоматизированной системой.
Чтобы осуществить авт. упр-ние или создавать систему упр-ния необходимы конкретные знания рабочего процесса, принципа его работы; необходимы знания методов упр-ния, которые явл-ся общими для самых разнообразных процессов.
При автоматизации упр-ния тех. процессов возникает необходимость в различных группах операций упр-ния. В ТАУ изучают операции по поддержанию заданного закона изменения значений координат.
Переменные x , g и f в зависимости от природы объекта могут быть связаны различными соотношениями.
В общем виде: x = A (g,f), где функция А явл-ся оператором объекта определенных видов математической зависимости. Всякий объект обладает массой, т.е. он динамический. Переменные x, g и f динам-х объектов обычно связаны м/у собой дифференциальными, интегральными или разностными уравнениями. В качестве независимой этих переменных выступает время.
В ТАУ считается, что алгоритм функционирования системы уже задан. Динамические св-ва и статические хар-ки в алгоритм функционирования.
В основе алгоритма упр-ния заложены 3 фундаментальных принципа:
1) Принцип разомкнутого управления;
2) Принцип обратной связи;
3) Принцип компенсации (регулирование по возмущению);
1) Принцип разомкнутого управления:
Алгоритм упр-ния строится только на основе алгоритма функционирования и не контролируется по фактическому значению управляемой величины х.
Близость x к U обеспечивается жесткостью характеристик систем. При наличии воздействия f величины х может заметно отклониться от заданной, при этом алгоритм управления станет непригодным.
2) Принцип обратной связи:
e = g – x.
В принципе обратной связи производится управление функции отклонения e.
g явл-ся функцией от х : g=F(x).
3) Принцип компенсации (регулирование по возмущению):
ef = F(g,f)
g = F1(f) ef = 0 – в установившемся режиме по принципу компенсации (отклонение должно отсутствовать)
При сравнении системы регулирования по возмущению с системой управления, то 1-ая отличается большей устойчивостью и быстродействием от 2-ой системы. Недостаток: возможно компенсировать только те возмущения, которые мы можем измерить. Поэтому весьма эффективно во многих объектах применение комбинированного управления (1-ое+2-ое). Пример: управление генераторами на эл/станции.
Классификация САУ.
САУ в зависимости от характера управляющего воздействия делится на 3 класса:
· система стабилизации;
· система программного регулирования;
· следящая система;
1). В процессе работы системы стабилизации управляющее воздействие остается величиной постоянной. Основной задачей системы остается поддержание на постоянном уровне с допустимой ошибкой величины независимо от действующих возмущений.
Отклонение регулируемой величины явл-ся хар-ным для систем стабилизации и позволяет дать качественную оценку систем этого класса.
e = X2(t2) – X1(t1)
Система стабилизации явл-ся различного рода САУ, преднозначенные для регулирования скорости, напряжения, давления и т.д.
2). система программного регулирования.
Управляющее воздействие изм-ся по заранее установленному закону. Системы программного управления явл-ся системами воспроизведения. В этих системах основной задачей явл-ся по возможности более точное воспроизведение управляющего воздействия на выходе в виде соответствующих изменений управляемой величины. О точности упр-ющего воздействия системы судят по величине ошибки, к-рая определяется как разность м/у управляющим воздействием и регулируемой величиной в данный момент времени.
e = g(t1) – X(t1) – ошибка в момент времени t1.
Системой программного управления может служить любая копировальная система.
3). Следящая система
Управляющее воздействие явл-ся величиной переменной, матем. Описание его во времени не может быть установлено, т.е. неизвестен источник сигнала. Т.к. следящая система предназначена для воспроизведения на выходе управляющего воздействия с возможно большей точностью, то ошибка явл-ся характерной, по которой можно судить о динамических св-вах следящих систем.
Ошибка в следящей системе – это сигнал, в зависимости от величины которого осуществляется управление исполнительного устройства объекта.
Статическое и астатическое регулирование.
Системы стабилизации, программного управления и следящие системы можно разделить на 2 группы:
1 – статические;
2 - астатические;
1) 2)
САР будет статической по отношению к возмущающему или управляющему воздействиям, постоянной величине, отклонению регулируемой величины.
САР явл-ся астатической по возмущению и управляющему воздействию, если при стремлении возмущающего управ. воздействия постоянной величины отклонения регулируемая величина стремится к нулю и не зависит от величины приложенного воздействия. Одна и та же САР может быть астатической по управлению и статической по возмущению, либо наоборот.
САР непрерывно импульсного и релейного действия.
В зависимости от вида сигнала различаются непрерывные, релейные (нелинейные) и импульсные САР. Особенностью непрерывной САР явл-ся то, что во всех элементах системы входные и выходные сигналы непрерывны. К числу непр-ных систем относятся системы с гармонической циркуляцией. При этом для передачи могут исп-ся амплитудное модулирование, частотное мод-е и фазовое мод-е колебаний.
Если структуре САР имеется хотя бы один элемент с нелинейной характеристикой, то такя система наз-ся релейной.
1) 
2) 3) 
Знак выходного сигнала релейного элемента опр-ся знаком входного сигнала.
Импульсная модуляция с помощью имп. элемента.
Имп. элемент преобразует непрерывный сигнал в виде последовательности импульсов. Преобразование непрерывного сигнала в импульсный наз-ся квантованием. Различают след. Виды квантования:
· амплитудно-импульсное (АИМ);
· широтно-импульсное (ШИМ);
· частотно- импульсное (ЧИМ);
1). АИМ – это значит, что амплитуда имп. сигнала зависит от амплитуды непрерывного сигнала в момент квантования. Т-период квантования; t - продолжительность времени.
2). ШИМ => амплитуда импульса явл-ся величиной постоянной. Импульс, как и в варианте АИМ, также повторяется через постоянный промежуток времени. А время действия импульса явл-ся величиной переменной и зависит от амплитуды непрерывного сигнала в момент квантования.
3). ЧИМ. При ЧИМ амплитуда импульса и ширина импульса есть величины постоянные. А частота (период повторяется) импульса зависит от величины амплитуды непрерывного сигнала в момент квантования.
