Раздел: Документация
0 1 2 3 4 5 6 ... 143 Принцип управления по возмущению (разомкнутые САУ) Для уменьшения или устранения отклонения управляемой величины от требуемого значения, вызываемого влиянием того или иного фактора, необходимо, чтобы управляющее воздействие было определенной функцией этого фактора и характеристик объекта. Если под фактором, вызывающим отклонение управляемой величины от требуемого значения, понимается какое-либо возмущающее воздействие, то ему соответствует принцип управления по возмущению, «ели же этим фактором является изменение требуемого значения управляемой величины, то принцип управления по задающему воздействию. При управлении по возмущению ставится задача компенсации влияния возмущающего воздействия на управляемую величину, а при управлении по задающему воздействию задача состоит в достижении наиболее точного воспроизведения управляемой величиной этого задающего воздействия или его функции. Принцип управления по возмущению. Функциональная схема системы автоматического управления с принципом управления по возмущению (принцип Понселе — Чиколева) изображена на рис. 1.5. Возмущающее воздействие L (t) через канал возмущения KB управляемого объекта УО влияет на управляемую величину 3 (t), вызывая ее отклонение вь (t) от требуемого значения. Принцип управления по возмущению состоит в том, что для уменьшения или устранения отклонения BL {t) управляемой величины от требуемого значения, вызываемого возмущающим воздействием L (t), измеряется это воздействие и в результате его преобразования вырабатывается управляющее воздействие р, (t), которое., будучи приложено ко входу объекта УО, вызывает компенсирующее отклонение 6Ц (t) управляемой величины противоположного знака по сравнению с отклонением 6l (t). Для полной компенсации влияния возмущающего воздействия отклонение бц (t) в каждый момент времени должно быть равно по значению и противоположно по знаку отклонению 6/. if), вызываемому возмущающим воздействием L (t) (рис. 1.4,6). Измерение возмущающего воздействия L (t) осуществляется с помощью измерительного элемента ИЭ (рис. 1.5), а его преобразование — с помощью преобразователя П. Измерительный элемент и преобразователь образуют связь по возмущению. Выходное воздействие связи по возмущению (компенсирующее •воздействие) в сумматоре 21 складывается с задающим воздействием a. (t), определяющим требуемое значение управляемой величины. Задающее воздействие вырабатывается в задающем устройстве ЗУ. Суммарное воздействие £ (t) с помощью усилителя — преобразователя УП усиливается по мощности до величины, необходимой для получения требуемого режима работы объекта. В общем случае наряду с усилением 2 (t) производится дополнительное его преобразование. ■Сформированное таким образом управляющее воздействие p. (t) с выхода УП поступает на вход объекта и через его канал управления КУ компенсирует влияние возмущающего воздействия, вызывая противоположную реакцию объекта по сравнению с реакцией, вызываемой возмущающим воздействием через канал возмущения объекта. 10 Г" ПЯязь по Возмущению зу I из к-4- Z! С1 уп KB ку С2 I му л Рис. 1.5. Функциональная схема САУ с принципом управления по возмущению. Некоторые системы включают в явном виде исполнительные элементы и управляющие органы. В рассматриваемой функциональной схеме эти элементы не выделены и входят в усилитель-преобразователь. Связь по возмущению и усилитель-преобразователь образуют автоматическое управляющее устройство (АУУ) (регулятор). АУУ, измеряя и преобразуя возмущающее воздействие L (t) в соответствии с заложенным алгоритмом управления «вырабатывает» управляющее воздействие р (/). Для САУ с принципом управления по возмущению алгоритм управления имеет общий вид ц (f) — f IL (/)], т. е. управляющее воздействие является функцией возмущающего воздействия. На рис. 1.5 показано, что в САУ с принципом управления по возмущению имеются два канала влияния возмущающего воздействия L (/) на управляемую величину Р (/): канал возмущения KB объекта, являющийся естественным каналом влияния возмущающего воздействия, и канал, образованный связью по возмущению, усилителем-преобразователем и каналом управления КУ объекта — искусственно созданный компенсационный канал. Таким образом, САУ с принципом управления по возмущению являются двухканальныжи системами и в них для компенсации влияния возмущающего воздействия через один (естественный) канал используется влияние того же самого возмущающего воздействия через второй, искусственно созданный компенсационный канал. Примеры систем с принципом управления по возмущению и их анализ в статическом режиме. Примером САУ с принципом управления по возмущению может служить система управления частотой вращения электродвигателя постоянного тока (рис. 1.6, а). В этой системе электродвигатель М является управляемым объектом, а частота вращения п его ротора — управляемой величиной. Требуемую частоту вращения электродвигателя задают с помощью потенциометра R — задающего устройства. Напряжение и3, снимаемое с движка этого потенциометра, является задающим воздействием системы. В отличие от обычной системы электропривода постоянного тока (рис. 1.2, а) здесь введена связь по основному возмущающему воздействию — нагрузке двигателя. Эта связь реализована с помощью моментной муфты ММ и обмотки управления Wy2 ЭМУ. Моментная муфта выполняет функцию измерительного элемента возмущающего воздействия — выходное напряжение ин муфты пропорционально моменту нагрузки Мя, т. е. ин = 10МК. Обмотка управления ЭМУ является простейшим преобразователем: ампервитки, создаваемые этой обмоткой, пропорциональны 
—о управления частотой ff Рис. 1.6. Принципиальные схемы системы автоматического электродвигателя с принципом управления по возмущению: а — связь по возмущению (нагрузке) реализована моментной муфтой ММ и обмоткой управления Wy2 ЭМУ; б — связь по нагрузке реализована компенсационной обмоткой WK ЭМУ. подводимому напряжению ын. Ампервитки связи по возмущению складываются в ЭМУ с ампервитками, создаваемыми обмоткой управления Wyl ЭМУ, к которой подводится задающее напряжение ы3. Таким образом, ЭМУ выполняет функции сумматора и усилителя (см. функциональную схему системы, рис. 1.5). Момент нагрузки МЕ влияет на частоту вращения двигателя п через два канала: через вал двигателя (канал возмущения) и через моментную муфту, ЭМУ, якорную обмотку двигателя (компенсационный канал ) (рис. 1.6). Увеличение Мн через канал возмущения обычно вызывает уменьшение п. В системе же со связью по возмущению при увеличении Ми увеличивается также и напряжение ын моментной муфты, приложенное к обмотке управления Wy2 ЭМУ. Возрастают ампервитки обмотки Wy2, результирующие ампервитки управления ЭМУ, увеличивается напряжение щ на входе двигателя, а следовательно, и момент вращения ЛГвр двигателя. Благодаря этому двигателем преодолевается возросший момент нагрузки МИ при прежней частоте вращения, его ротора. Таким образом, в результате противоположного влияния изменения Мн на я через канал возмущения и компенсационный канал в рассматриваемой системе может быть достигнута независимость п от М„. В системе без связи по возмущению (см. рис. 1.2, а) напряжение ил на входе двигателя определяется лишь задающим напряжением и3, снимаемым с потенциометра R. При увеличении Мя оно остается постоянным (а не возрастает, как в системе со связью по возмущению рис. 1.6, а), поэтому частота вращения двигателя в этой системе с увеличением Мк уменьшается. В тех случаях, когда не представляется возможности применить моментную муфту, измеряют не Мв, а ток 1Я якоря двигателя, который приближенно пропорционален моменту нагрузки МИ. Связь по возмущению — нагрузке в этом случае реализуется с помощью компенсационной обмотки WK ЭМУ, включенной последовательно в цепь якоря двигателя М (рис. 1.6, б). Напряжение, выделяющееся на обмотке WK в установившемся режиме: ын = 10МИ. При увеличении МИ ток якоря двигателя увеличивается, возрастают ампервитки компенсационной обмотки WK ЭМУ, увеличивая общие ампервитки управления и повышая напряжение щ на выходе ЭМУ. Это вызывает повышение момента вращения двигателя, компенсируя возросший момент нагрузки Мв и обеспечивая независимость частоты вращения двигателя от Мв. Чтобы убедиться в возможности полной компенсации влияния М„ на п в установившемся режиме в системах рис. 1.6, найдем аналитическую зависимость п = f (М) этих систем. 0 1 2 3 4 5 6 ... 143
|
||||||||||
