Огляд існуючих систем керування і регуляторів

Система автоматичного регулювання (САР) складається з двох частин:

1) об'єкта керування чи регулювання, у якому відбувається процес, що підлягає керуванню чи регулюванню;

2) регулятора, що виконує функції виміру відхилення регульованої величини і перетворення його в регулюючий вплив на об'єкт, за допомогою якого підтримується заданий стан об'єкта.

У техніці використовуються три фундаментальних принципи:

- принцип розімкненого керування;

- принцип компенсації (керування за збуренням);

- принцип зворотного зв'язку (керування за відхиленням).

Принцип розімкненого керування полягає в тому, що алгоритм керування ґрунтується тільки на заданому алгоритмі функціонування і не контролюється збуреннями чи вихідними координатами. Структурна схема САР з принципом розімкненого керування наведена на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 -. Структурна схема САР з принципом розімкненого керування

де: ЗП – задавальний пристрій;

Р – регулятор;

ОР – об'єкт регулювання;

g – задавальний вектор станів пристрою;

у – вектор станів регулятора;

f – збурення;

x – вектор станів об'єкта регулювання (вихідна величина).

У такій системі контроль за фактичним станом об'єкта регулювання не здійснюється, тому що близькість до бажаної поведінки системи забезпечується тільки точністю всіх елементів системи і відповідним вибором задавального вектора станів. По розімкненому принципу побудовані пристрої пуску, лінійні підсилювачі, перетворювачі та ін.

Для компенсації відхилення x, що відбувається за рахунок появи збурень застосовують принцип компенсації та принцип зворотного зв'язку.

Принцип компенсації полягає в перетворенні збурення у величину того ж характеру, що і задавальний вплив, і зміні вектора регулятора таким чином, щоб здійснювалася повна компенсація збурення. Для цього вводиться канал компенсації КК. Структурна схема САР з принципом компенсації наведена на рисунку 3.2.

Рисунок 3.2 - Структурна схема САР з принципом компенсації

Перевагою принципу компенсації є можливість досягти інваріантності по збуренню. Недоліком є те, що відхилення вхідної величини від заданого значення може бути викликане впливом інших збурень.

Принцип компенсації використовується в системах стабілізації змінних стану об’єкта регулювання (струму, напруги, сили звуку, положення в просторі, тощо) в умовах збурень (зміна струму навантаження, напруга мережі, тощо).

Принцип керування по відхиленню полягає в тому, що вихідна величина вимірюється, і порівнюється з задавальним впливом. У результаті виділяється деяке відхилення ε (рисунок 3.3), що перетворюється у вектор регулювання y, який впливає на ОР таким чином, щоби зменшити зміну х. Структурна схема САР з принципом зворотного зв'язку наведена на рисунку 3.3.

Рисунок 3.3 - Структурна схема САР з принципом зворотного зв'язку

У системі автоматичного регулювання для реалізації керування по відхиленню вводять зворотний зв’язок на відміну від принципу компенсації, в якому немає зворотного зв’язку, і вихідна величина не надходить на вхід схеми.

Застосування комбінованого регулювання по збуренню та відхиленню підвищує ефективність регулювання. Комбіновані регулятори поєднують переваги обох принципів – швидкість реакції на зміну збурення і точне регулювання незалежно від причини, що викликала відхилення. Але налаштування таких регуляторів досить складне.

Для регулювання об'єктами управління, як правило, використовують типові регулятори|регулювальник|, назви яких відповідають назвам типових ланок:

1) П-регулятор|регулювальник|, пропорційний|пропорціональний| регулятор.|регулювальник| Передавальна функція|регулювальник|:

2) І-регулятор, інтегруючий регулятор. |регулювальник|Передавальна функція:

3) Д-регулятор|регулювальник|, диференцюючий регулятор|регулювальник|. Передавальна функція|регулювальник|:

На практиці дані прості П, І, Д регулятори|регулювальник| комбінуються в регулятори|регулювальник| виду ПІ, ПД|, ПІД|. Види безперервних регуляторів наведені на рисунку 3.4.

Рисунок 3.4 - Видів безперервних регуляторів:

а) ПІ-регулятор, б) ПД- регулятор, в) ПІД-регулятор

|регулювальник|

Залежно від вибраного вигляду|вид| регулятор|регулювальник| може мати пропорційну|пропорціональний| характеристику (П), пропорційно-інтегральну характеристику (ПІ), пропорційно-диференціальну характеристику (ПД|) або пропорційно-інтегральну (ізодромну|) характеристику з|із| дією по похідній (ПІД-регулятор|регулювальник|).

Найбільшу швидкодію забезпечує П-закон управління, - виходячи із співвідношення / . Проте|однак|, якщо коефіцієнт посилення П-регулятора|регулювальник| К_р малий (найчастіше це спостерігається в системах із|із| запізнюванням), то такий регулятор|регулювальник| не забезпечує високої точності регулювання, оскільки в цьому випадку велика величина статичної помилки. Якщо К_р ≥ 10, то П-регулятор|регулювальник| прийнятний, а якщо Якщо К_р < 10, то потрібне введення|вступ| в закон управління інтегральної складової.

Найбільш поширеним на практиці є|з'являтися,являтися| ПІ-регулятор|регулювальник|, який володіє наступними|слідуючий| достоїнствами:

1) забезпечує нульову статичну помилку регулювання;

2) достатньо|досить| простий в настройці, оскільки настроюються|набудовуються,налаштовуються| тільки|лише| два параметри, а саме коефіцієнт посилення Кр і постійна часу інтеграції Ti. У такому регуляторі|регулювальник| є|наявний| можливість|спроможність| оптимізації величини відношення|ставлення| Кр/Тi→min, що забезпечує управління з|із| мінімально можливою середньоквадратичною помилкою регулювання;

3) мала чутливість до шумів в каналі вимірювання|вимір| (на відміну від ПІД-регулятора|регулювальник|).

Для найбільш відповідальних контурів регулювання можна рекомендувати використання ПІД-регулятора|регулювальник|, що забезпечує найбільш високу швидкодію в системі.

Проте|однак| слід враховувати, що ця умова виконується тільки|лише| при його оптимальних настройках (настроюються|набудовуються,налаштовуються| три параметри). [ТАУ КУРСАК]

Таким чином, ПІД-регулятор|регулювальник| слід вибирати для систем регулювання, з|із| відносно малим рівнем шумів і величиною| запізнювання в об'єкті управління.

Поиск по сайту: