Примеры САУ

Регулятор уровня воды в паровом котле
(регулятор Ползунова, 1764)

Иван Иванович Ползунов (1728 – 1766) – знаменитый русский изобретатель, один из изобретателей теплового двигателя, создатель первой в России паросиловой установки. В 1763 г. он разработал проект парового двигателя мощностью 1,8 л. с. (1,3 кВт) — первого в мире двухцилиндрового двигателя с объединением работы цилиндров на один общий вал, т. е. двигателя, универсального по своему техническому применению.

Измерительным элементом регулятора Ползунова (рис. 1.17) является поплавок, жестко связанный с заслонкой. При изменении уровня воды поплавок поднимается (или опускается). При этом заслонка закрывает (или открывает) доступ жидкости в котел до тех пор, пока не будет восстановлен ее требуемый уровень.

Рис. 1.17. Регулятор Ползунова

Регулятор скорости вращения турбины
(регулятор Уатта, 1785)

Джеймс Уатт (1736 – 1819) — шотландский инженер, изобретатель-механик. Его именем названа единица мощности – Ватт. Изобрел паровую машину (двигатель внутреннего сгорания).

Принцип работы регулятора Уатта (рис. 1.18) заключается в следующем. Отклонение угловой скорости вращения турбины 1 от номинального значения приводит к изменению центробежной силы, действующей на шары 2, вследствие чего они расходятся (при увеличении скорости) или сходятся (при ее снижении). При изменении положения шаров происходит перемещение каретки, которая с помощью гидроусилителя (3, 4) двигает (открывает или закрывает) заслонку 5, изменяя поток воды или пара, падающего на турбину.

Рис. 1.18. Регулятор Уатта:

1 - турбина; 2 - шары; 3 - золотник; 4 - силовой цилиндр; 5 - заслонка

Электромеханическая следящая система

Электромеханическая следящая система (ЭСС, рис. 1.19) используется для точного автоматического воспроизведения заданных перемещений, поворотов, траекторий.

Рис. 1.19. Электромеханическая следящая система

Объект управления ЭСС - вращающийся вал 1, нагруженный внешним моментом. Цель управления - обеспечить поворот исполнительного вала 1 в соответствии с поворотом задающего вала 2 (момент на валу 1 не должен влиять на вал 2; иначе было бы достаточно просто связать валы 1 и 2 кинематической связью).

Строится АС с обратной связью. Электродвигатель передает на вал через редуктор Р управляющее воздействие - вращающий момент.

Потенциометрическая следящая система

Потенциометрическая следящая система (рис. 1.20) содержит входной (задающий) и выходной (отрабатывающий или исполнительный) потенциометры, усилитель и сервомотор.

Рис. 1.20. Потенциометрическая следящая система

Если Х _вых ¹ Х _вх, то u_вых ¹ u_вх и на операционном усилителе выделяется разность напряжений Du = u_вх – u_вых или ошибка (рассогласование). Сигнал Du усиливается, корректируется в соответствии с используемым законом управления, и двигатель перемещает движок отрабатывающего потенциометра в сторону уменьшения ошибки до нуля. При реверсе движка задающего потенциометра знак ошибки меняется на противоположный, сервомотор перемещает движок отрабатывающего потенциометра в противоположном направлении.

Промышленный робот

Промышленный робот (ПР) - система, состоящая из манипулятора и блока управления (ЭВМ). Манипулятор - механическая конструкция, предназначенная для перемещения и ориентации схвата внутри рабочей зоны.

Задача управления ПР - сложное пространственное движение, определяемое перемещением звеньев относительно друг друга. Схема функционирования ПР выглядит следующим образом. От оптических датчиков (системы "технического зрения") в блок управления поступает информация о текущем положении, координатах и ориентации детали, находящейся в схвате ПР. В ЭВМ хранится информация о требуемом или исходном состоянии схвата. По специальной программе в ЭВМ вычисляются необходимые перемещения и углы поворота по различным степеням подвижности для перемещения схвата в требуемое положение. Результаты вычислений преобразуются в сигналы управления, передаваемые в блоки управления звеньями. Каждый из блоков может работать по схеме ЭСС.

Поиск по сайту: