Усилители

В САУ в зависимости от вида энергии вспомогательного источника применяют неэлектрические и электрические усилители. К неэлектрическим относятся механические, гидравлические и пневматически усилители. К электрическим – полупроводниковые (постоянная времени от 10^-2 до 10^-6 сек), магнитные, электронные, электромашинные, релейные усилители. Передаточная функция усилителей – апериодическое звено.

Исполнительные механизмы

Исполнительным механизмом называют устройство, служащее для преобразования управляющего сигнала в перемещение регулирующего органа. Такое устройство состоит из исполнительного двигателя, передаточного или преобразующего узла (редуктора, муфты, храповика), системы управления, защиты, сигнализации, контроля, блокировки и выключения. Исполнительные механизмы классифицируются по виду потребляемой энергии (гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные), по характеру перемещения выходного органа (прямоходовые, поворотные и многооборотные). Пневматические и гидравлические двигатели бывают поршневые, мембранные, сильфонные и лопастные. Электрические исполнительные механизмы делятся на электромагнитные (электромагнитные соленоиды и муфты) и электромашинные (постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели).

Корректирующие и стабилизирующие элементы

Используются различные электрические цепи, в которые входят, главным образом, резисторы и конденсаторы; электромашинные (тахогенераторы, трансформаторы на постоянном токе), гидравлические, пневматические и механические устройства. Широко применяются активные корректирующие устройства – операционные усилители.

Регуляторы

По потреблению энергии внешнего источника делятся на регуляторы прямого и непрямого действия. В первых для перестановки регулирующего органа используется энергия регулируемой среды, во вторых – энергия внешнего источника, по виду которой различают электронные, электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные регуляторы. Все большее применение находят программируемые микропроцессорные контроллеры и ЭВМ.

№10 (Б)

2.6. Основные требования к системам управления. Типовые воздействия. Основные типы переходных процессов

Применимость систем автоматического управления в каждом конкретном случае зависит от того, насколько система удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям. Задача проектирования системы управления заключается в том, чтобы найти разумный компромисс между использованием простых технических средств и стремлением получить высокое качество работы.

Требования, предъявляемые к поведению системы в динамике, зависят от ее назначения, характера и условий работы и т.д. Основным требованием является сохранение заданной функциональной зависимости между управляющими и регулируемыми переменными на входе и выходе системы.

Различают следующие категории требований:

- к запасу устойчивости системы;

- к величине ошибки в установившемся состоянии или к статической точности;

- к поведению системы в переходном процессе (эти требования называются показателями качества);

- к динамической точности системы, т.е. к величине ошибки при непрерывно изменяющихся воздействиях.

Наиболее важным и необходимым требованием является устойчивость работы системы.

Из-за наличия обратных связей системы автоматического управления склонны к колебаниям. Однако устойчивость системы не должна нарушаться во время ее работы при изменении в определенных пределах внешних и внутренних условий (температуры окружающей среды, напряжения сети питания и т.п.).

Требование устойчивости является необходимым, но не достаточным условием для характеристики динамических свойств систем управления. Динамическое поведение системы зависит от выполнения и других требований, которые, в свою очередь, определяются величиной и характером воздействий на систему.

Обычно при анализе и синтезе систем автоматического управления выбирают наиболее типичные воздействия. На рис. 2.14 представлены некоторые из них:

а) единичное ступенчатое воздействие (сброс и увеличение нагрузки);

б) воздействие в виде - функции ( импульс произвольной формы и весьма малой продолжительности);

в) воздействие при постоянной скорости и постоянном ускорении;

г) - управляющее воздействие радиолокационной станции.

Рис. 2.14. Виды входных воздействий

Любые воздействия вызывают в системе переходный процесс, по окончании которого система переходит в новое установившееся состояние.

На рис. 2.15 представлены основные типы переходных процессов при ступенчатом входном воздействии:

1 - колебательный процесс (два и более колебаний);

2 - малоколебательный процесс;

3 - процесс без перерегулирования, ;

4 - монотонный процесс, скорость в течении всего переходного процесса и при , где - абсолютная ошибка.

Рис. 2.15. Основные типы переходных процессов

Наряду с указанными выше требованиями, системы управления должны так же удовлетворять требованиям, связанным с их эксплуатацией, и экономическим требованиям.

№11

Уравнения, описывающие изменение входящих в них переменных во времени, называют уравнениями динамики. Уравнения статики описывают установившийся (статический) режим работы системы.