Принципи регулювання і функціональні схеми локальних САК.

В процесі проектування локальних замкнутих систем автоматичного регулювання вибирають структуру і параметри управляючого пристрою, який забезпечує потрібні якісні показники при збуреннях заданого виду або при випадкових збуреннях, заданих статичними характеристиками (кореляційними функціями і спектральними щільностями).

В залежності від виду збурюючої дії система регулювання працює в статичному або динамічному режимах. Статичний режим встановлюється в тому випадку, коли інтервал часу τ_в між двома послідовними збуреннями набагато більший часу перехідного процесу в об’єкті τ_п.о або при повільному змінені параметричних збурень, не викликаючи суттєвих динамічних відхилень регулюючої величини.

Динамічний режим установлюється при вимірюваності τ_в і τ_п.о. Якщо ж збурення дуже інтенсивні і τ_в < τ_п.о, то об’єкт стає некерованим по вибраному входу і потрібно вибрати інший канал регулювання (тобто змінити керуючу дію) або внести зміни в сам об’єкт управління з метою покрашення його динамічних властивостей.

В залежності від властивостей об’єкта і збурення при виборі принципу регулювання необхідно користуватися наступними рекомендаціями.

1. Якщо на об’єкт управління діють неінтенсивні збурення (τ_в » τ_п.о), то для управління об’єктом потрібно використовувати системи управління статичними режимами роботи.

2. Якщо на об’єкт регулювання діють інтенсивні збурення, об’єкт управляється вибраним входом, але самі збурення не піддаються вимірюванню, тому для управління об’єктом можна використовувати звичайні системи управління за відхиленням. Функціональна схема такої системи приведена на рис. 5.1.

Рис.5.1 Система керування по відхиленню ВМ- виконавчий механізм; ФЗР – формувач закону регулювання; ПіП- підсилюючий пристрій; ПП- порівнюючий пристрій; ЗП- задаючий пристрій; ВП- вторинний прилад; РО- регулюючий пристрій; ОК- об’єкт керування; Д- датчик.

Проектування звичайних систем управління за відхиленням заключається в виборі типового регулятора і розрахунку його налаштовуючих параметрів для забезпечення заданого критерію точності J.

При наявності вимірюваної проміжної точки об’єкта управління використовують каскадні (двоконтурні) системи управління.

Якщо об’єкт управління має малу інерційність і не вимагається високої точності стабілізації вихідної змінної, то можна використовувати релейну (позиційну) систему управління. Вихідна величина в такій системі здійснює коливання відносно заданого значення.

3. Якщо на об’єкт регулювання діють інтенсивні збурення, об’єкт управляється вибраним входом і збурення піддаються вимірюванню, то потрібно використовувати комбіновані системи управління. Структура таких систем з різними способами подачі збурень показана на рис. 5.2. В комбінованій системі управління, попри контур зворотного зв’язку присутній розімкнутий контур компенсації збурень. Такі системи мають кращу якість порівняно зі звичайними системами по відхиленню, але коштують удвічі більше.

а)

б)

Рис.5.2 Комбінована система керування

а - з подачею керуючого сигналу на вхід по завданню; б- з подачею керуючого сигналу на вхід регулюючого органу РО. Під- підсилювач; СП- сприймаючий пристрій; КУ-керуючий пристрій; ВП- виконавчий пристрій.

4. Якщо на об’єкт регулювання діють інтенсивні збурення, об’єкт управляється вибраним входом і має екстремальну статичну характеристику, то необхідно використовувати екстремальні автоматичні системи, які забезпечують автоматичний пошук і підтримування екстремуму статичної характеристики. Потрібно звернути увагу на можливість без інерційного вимірювання вихідної величини об’єкта управління. Можливі функціональні схеми екстремальних систем приведені на рис. 5.3.Вони відрізняються відсутністю (рис. 5.3, а) або наявністю (рис. 5.3, б) додаткового пошукового сигналу.

а)

б)

Рис.5.3 Екстремальні системи керування

ВП- виконавчий пристрій; ПД- пристрій ділення; Д – диференціатор; СР – сигнум-реле (знакове реле); ГПС- генератор пробного сигналу; ЛФ- лінійний фільтр; ФНЧ – фільтр нижніх частот; БУ- блок керування; РО- регулюючий орган; ОК- об’єкт керування.

В умовах інтенсивних збурень і суттєвої інерційності об’єкта розглянуті вище екстремальні системи стають малоефективними або взагалі непрацездатними.

5. Якщо на об’єкт управління діють збурення зі змінним частотним спектром або параметричні, але неінтенсивні, рекомендується використовувати самоналаштовуючу систему управління, варіант функціональної схеми якої показаний на рис. 5.4. В розглянутому варіанті контур самоналаштування, вмикаючий блоки вимірювання, аналізу і перелаштування параметрів регулятора (БВ, БА, БППР), замкнутий і працює за власним критерієм самоналаштування. Можливий варіант структури з розімкнутим та з екстремальним контуром самоналаштування. Проблема реалізації таких систем пов’язана зі складністю вимірювання критерія самоналаштування і складністю аналізу вимірювання параметрів об’єкту управління.

Рис.5.4 Самоналаштовуюча система керування БВ- блок вимірювання входу; БА- блок аналізу; БППР- блок перебудови параметрів регулювання; Під- підсилювач; інші позначення як на рис №3