Классификация элементов автоматических систем по функциональному признаку

В любой автоматической системе можно выделить элементы, выполняющие простей­шие функции.

Чувствительные элементы - измеряют значение регулируемой координаты. В приве­денных примерах такую функцию выполнял центробежный маятник в системе регулирования угловой скоросги. Гидрораспределитель усилителя peaгирует на смещение малого поршня. В системе стабилизации курса само­лета угловую величину воспринимает гиро­скоп. В системе передачи угла на расстояние угол поворота антенны или какой-либо другой нагрузки воспринимает сельсин-приемник, ротор которого непосредственно связан с на­грузкой.

Сельсин-датчик и сельсин-приемник об­разуют вместе элемент, измеряющий разность между углом повороти и его действительным значением. Элемент, измеряющий разность между заданным значением регулируемой ко­ординаты и ее действительным значением, называют сравнивающим элементом, или диф­ференциальным устройством (от латинского differentia - разность).

Объект регулирования рассматривается как элемент автоматической системы. Несмотря на то, что объект регулирования или управляе­мый объект сам может представлять собой сложное техническое устройство, в теории автоматического управления обычно рассмат­ривают его как элемент, состояние которого характеризуется набором входных и выходных координат. Так, для самолета входной коорди­натой является отклонение руля, выходной - 20

его отклонение от заданного курса. У самолета как объекта регулирования существуют и дру­гие входные и выходные координаты, таким образом, различные системы управления ока­зываются связанными между собой через объ­ект регулирования.

Исполнительные элементы оказывают не­посредственное воздействие на объект регули­рования. Это двигатель, поворачивающий ан­тенну радиолокатора, рулевая машина, откло­няющая рули, силовой цилиндр, развивающий необходимое усилие для перемещения нагруз­ки.

Подразделение автоматической системы на элементы по функциональному признаку оказывается иногда условным. Например, гид­роусилитель, к котором мы выделили гидро-распределитель и силовой цилиндр, в сово­купности можно рассматривать как исполни­тельный элемент, входной координатой кото­рого служит смещение штока гидрораспреде­лителя, а выходной - смещение штока сило­вою плунжера.

Все без исключения элементы автомати­ческих систем осуществляют преобразование йодных координат в выходные. В том случае, когда существенной является именно эта функция, элемент называют преобразователь­ным. Как правило, преобразовательные эле­менты имеют на входе и выходе координаты различной физической природы: давление -перемещение, угол поворота - электрическое напряжение, скорость вращения - угловое отклонение и т.п. Преобразовательные элемен­ты нередко совмещают также и функцию уси­ления но мощности. В таком случае их назы­вают усилительными элементами,

При анализе динамических свойств ав­томатических систем нами будут выделены корректирующие элементы. В соответствии с их названием они осуществляют исправление динамических свойств систем с обратной свя­зью,

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СИСТЕМАМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Основное назначение системы автомати­ческого управления состоит в обеспечении заданного соответствия между входной и вы­ходной координатами. В случае следящей сис­темы входная координата должна быть равна выходной в любой момент времени. Посколь­ку автоматическая система работает на основе сравнения входной и выходной координат, такое равенство принципиально неосуществимо и можно лишь говорить о достаточно ма­лой разности между входной и выходной ко­ординатами. Эта разность ε между входной величиной и и выходной (управляемой) х в дальнейшем называется ошибкой, а соотноше­ние ε= и - х - условием замыкания системы. Обычно различает ошибку в установившемся режиме при х = const и ошибку в переходном процессе. Требование ε = 0 при х = const ока­зывается принципиально выполнимым для астатических систем. Что касается переход­ного процесса, то обычное требование к его виду состоит в обеспечении его минимальной длительности (рис. 1.1.6). Время переходного процесса Г формально удовлетворяет условию

Помимо параметра Т форма переходного про­цесса характеризуется перерегулированием σ:

В зависимости от назначения системы автома­тического управления считается приемлемым то или иное значение параметра σ. Например, в случае управления движением лифта с пас­сажирами при остановке его на заданном по программе этаже естественным следует считать σ = 0, т.е. процесс должен быть монотонным (без перерегулирования). Обычно перерегули­рование соответствует колебательным процес­сам с затуханием, более быстро протекающим по сравнению с монотонными. Величина пе­ререгулирования характеризует в этом случае скорость затухания. Очевидно, что при σ = 1 процесс x(f) сведется к незатухающих колеба­ниям. Поэтому выбор параметра σ наряду с Т достигается в результате некоторого компро­миссного решения.