Раздел: Документация
0 1 2 3 4 5 ... 143 Рис. 1.3. Переходный процесс в систе- nfl) ме электропривода рис. 1.2, а при скачкообразном изменении задающего напряжения ив.ПТр  2 О t возмущающие воздействия будем называть просто возмущающими воздействиями. Третья причина, вызывающая отклонение р (t) от ртр (t), обусловлена изменением требуемого значения управляемой величины (изменением требуемой температуры закалочной печи, произвольным изменением угловых координат цели). Если требуемое значение выходной величины изменяется, то для соответствующего изменения действительного значения выходной величины необходимо изменять воздействие на входе объекта. При изменении же воздействия на входе объекта, обладающего инерционностью, возникает переходный процесс, в течение которого выходная величина не будет соответствовать требуемому значению. Например, если требуется изменить частоту п электродвигателя М (рис. 1.2, а) скачком от 0 до щр (кривая /, рис. 1.3) и в связи с этим быстро переместить движок потенциометра R, то в двигателе (точнее во всей системе) возникнет переходный процесс. Частота вращения электродвигателя при этом изменяется по кривой, определяемой динамическими характеристиками двигателя и ЭМУ (например, по кривой 2). Эта кривая отличается от требуемого графика (скачка) изменения скорости. Изменение отклонения An (t) — nTp — — п (t) в течение переходного процесса на рис. 1.3 соответствует заштрихованной области. Отклонение выходной величины от требуемого значения может возникать не только в переходном, но и в установившемся динамическом режиме, когда требуемое значение изменяется, например, с постоянной скоростью или постоянным ускорением. Отклонение р (t) от Зтр (t) под влиянием перечисленных причин может достигать недопустимо больших значений, при которых нарушается обеспечиваемый объектом технический процесс. Поэтому возникает задача уменьшения отклонений выходных величин объектов от требуемых значений. Эта задача является основной задачей управления (регулирования). Наметим пути решения задачи управления. Как отмечалось, на выходную величину р (t) объекта (рис. 1.1),.с одной стороны, влияет возмущающее воздействие L (t), приложенное к определенной точке объекта, вызывая нежелательное изменение 3 (t) — ее отклонение flz. (О от требуемого значения. Канал, через который возмущающее воздействие L (t) влияет на выходную величину Р (0 объекта, называют каналом возмущения KB объекта (рис. 1.4, а). С другой стороны, на р (t) можно влиять подачей соответствующего воздействия ц (t) на вход объекта, добиваясь уменьшения или устранения отклонения р" (t) от требуемого значения. Канал влияния входного воздействия  о о  \ Объект а J О t б Рис. 1.4. Схема объекта (о) и реакции его каналов возмущения KB и управления КУ п ри полной компенсации возмущающего воздействия L (t) (б). на выходную величину объекта будем называть каналом управления КУ объекта. Выходные величины каналов складываются (вычитаются) с помощью сумматора 2. При увеличении момента нагрузки М„ двигателя М (рис. 1.2, а), приложенного к его валу, появляется отклонение — уменьшение частоты вращения якоря от требуемого значения. Для устранения этого отклонения нужно соответствующим образом увеличить подводимое к его якорной обмотке напряжение иа (изменить воздействие на входе объекта). Пусть отклонение 6/. (t) величины 3 (t) от Зтр (t), вызванное возмущающим воздействием L (t) (рис. 1.4, с), изменяется, например, в соответствии с кривой е*. (t) (рис. 1.4, б). Для компенсации 6l \t) надо подобрать такой закон изменения воздействия р, (t) %на входе объекта (рис. 1.4, а), при котором кривая вызванного им отклонения ем (t) выходной величины J3 (£) от требуемого значения Ртр U) (рис. 1.4, б) будет совпадать с кривой отклонения б*, (t), но иметь противоположный знак. В этом случае отклонения будут взаимно компенсироваться, результирующее отклонение е (t) = Gi (t) — — 6ц (t) — 0 и выходная величина тогда не будет зависеть от возмущающего воздействия L (t). Естественно, воздействие p. (t) на входе объекта при этом должно соответствующим образом зависеть от возмущающего воздействия, а также статических и динамических характеристик объекта (его каналов возмущения и управления). Отклонение, возникающее в связи с изменением требуемого значения выходной величины, также может быть уменьшено или устранено подачей на вход объекта воздействия, являющегося определенной функцией от требуемого значения и характеристик объекта. Таким образом, задача устранения или уменьшения отклонения выходной величины объекта от требуемого значения (задача управления) сводится к нахождению необходимой зависимости воздейстйия на входе объекта от возмущающих воздействий, изменения требуемого значения выходной величины и характеристик объекта и реализации этой зависимости. Воздействие на входе объекта, полученное в резуль- -тате преобразования факторов, вызывающих отклонение Р {t) от Ртр (£)i или самого отклонения и обеспечивающее уменьшение этого отклонения (и тем самым приближающее функционирование объекта в соответствие с алгоритмом функционирования), называется управля- ющим воздействием. Выходная величина объекта называется управляемой величиной, а объект — управляемым объектом. Математическое выражение зависимости управляющего воздейсгвия от возмущающих воздействий, изменения требуемого значения управляемой величины, отклонения управляемой величины, и характеристик объекта называется алгоритмом управления (регулирования). После приведенных сведений сформулируем определение управления: под управлением понимается осуществление воздействий, получаемых в результате обработки имеющейся информации и направленных на уменьшение отклонения функционирования управляемого объекта от заданного алгоритмом функционирования. Очевидно, что необходимость в управляющем воздействии возникает в тех случаях, когда процесс в объекте отклоняется от предписаний, заданных алгоритмом функционирования. Управляющее воздействие может вырабатываться с помощью человека или автоматическим управляющим устройством. Например, в системе (см. рис. 1.2) автоматическое управляющее устройство отсутствует. В ней не вырабатывается управляющее воздействие: входное воздействие объекта не изменяется в соответствии с изменением возмущающих воздействий (например, с изменением нагрузки) и отклонение выходной величины объекта (частоты вращения двигателя) от требуемого значения не уменьшается. В этой системе управляющее воздействие может вырабатываться человеком. Сравнивая действительное и требуемое значения управляемой величины, человек может выявлять отклонение между ними и в соответствии с величиной и знаком этого отклонения перемещать движок потенциометра R. Если управляющее воздействие вырабатывается с участием человека, то такое управление называется полуавтоматическим. Автоматическим называется управление, осуществляемое без непосредственного участия человека, когда управляющее воздействие вырабатывается автоматическим управляющим устройством. Автоматическим управляющим устройством (АУУ) называется устройство, которое вырабатывает управляющее воздействие в соответствии с заложенным в нем алгоритмом управления и оказывает воздействие на управляемый объект. Система, состоящая из управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой в соответствии с алгоритмом управления, называется автоматической системой (системой автоматического управления, или системой автоматического регулирования). Предметом изучения теории автоматического управления являются системы автоматического управления и полуавтоматические (эргатические) системы управления, т. е. системы, содержащие человека-оператора. 1.2. Основные принципы управления В зависимости от способов формирования управляющего воздействия различают следующие принципы управления: по возмущению; по отклонению управляемой величины от требуемого значения; принцип комбинированного управления. 0 1 2 3 4 5 ... 143
|
