Введение
Современные методы исследования характеристик систем автоматического регулирования (САР) базируются на нескольких классических приемах, основными из которых являются:
разбиение САР на типовые элементы;
составление структурных схем САР;
использование стандартных возмущений;
линеаризации нелинейных характеристик элементов.
Использование современных вычислительных и программных средств позволяет значительно сократить трудоемкость, повысить наглядность и точность выполнения расчетных работ при анализе и синтезе САР.
В настоящем пособии изложены методы исследования характеристик САР на примере систем регулирования частоты вращения ротора ГТД с регуляторами различных типов:
прямого действия;
непрямого действия без обратной связи;
непрямого действия с жесткой обратной связью;
непрямого действия с гибкой обратной связью.
Теоретические основы изучения и исследования характеристик систем автоматического регулирования
1.1. Принципы построения и основные элементы систем
Автоматического регулирования (сар)
В самом общем виде САР состоит из объекта управления и регулятора. Назначение регулятора состоит и заключается в выработке управляющего воздействия на объект управления, обеспечивающего заданный режим его работы. При этом выделяют два принципа построения САР:
регулирование по компенсации отклонения режима работы объекта управления от заданного значения;
регулирование по компенсации изменения внешних возмущений, действующих на объект управления.
При компенсации отклонения режима работы объекта управления (рисунок 1.1,а) регулятор измеряет фактический режим работы объекта по величине управляемого выходного сигнала. Сравнивая величину этого сигнала с заданным значением, регулятор вырабатывает необходимое управляющее воздействие на объект управления для поддержания заданного режима его работы. Канал передачи сигнала с выхода объекта управления на вход регулятора называется обратной связью, а САР, работающая по данному принципу, называется замкнутой.
|
|
|
|
a) |
Б) |
|
Рисунок 1.1 – Принципиальная схема систем автоматического регулирования | |
При регулировании по компенсации отклонения внешних возмущений (см. рисунок 1.1,б) регулятор не измеряет фактическое значение выходного сигнала объекта управления, а косвенно судит о нем по изменению величины внешних возмущений. Измеряя эти возмущения, под действием которых нарушается заданный режим работы объекта, регулятор вырабатывает управляющий сигнал, направленный на сохранение режима работы объекта. Такие системы регулирования называются разомкнутые.
Основными элементами САР (рисунок 1.2.) являются:
задающее устройство, вырабатывающее сигнал Хзад по команде летчика или по специальной программе о заданном режиме работы ГТД;
элемент сравнения, вырабатывающий сигнал рассогласования между заданным и фактическим режимом работы с учетом сигнала по внутренней обратной связи;
усилительное и исполнительное устройства вырабатывающие воздействие на изменение режима работы объекта;
устройство обратной связи, дающее информацию в регулятор о режиме работы объекта;
устройство внутренней обратной связи, входящее в состав регулятора и дающее информацию об управляющих командах регулятора.
Рисунок 1.2 – Структурный состав системы автоматического регулирования