мам. При одновременном квантовании сигнала по уровню и времени систему относят к цифровым. Релейные, импульсные и цифровые системы составляют класс дискретных систем автоматического управления.

По зависимости выходных сигналов отдельных элементов от входных системы делятся на линейные и нелинейные.

По виду параметров, характеризующих отдельные элементы и устройства, системы делятся на системы ссосредоточенными или распределенными параметрами, стационарные (все параметры постоянны во времени), нестационарные (параметры изменяются во времени), системы с детерминированными параметрами (закон изменения параметров известен), со случайными (стохастическими) параметрами (заданы их вероятностные характеристики), с неопределенными параметрами (может, например, задаваться только область их изменения).

Приведенная классификация не охватывает всех классов существующих систем. Например, можно выделять еще системы сзапаздыванием, системы с

перестраиваемой структурой. Адаптивные системы делятся на самонастраивающиеся и самоорганизующиеся.

1.3. Примеры систем автоматического управления

Отметим, что первыми промышленными системами автоматического управления считаются регулятор уровня воды в котле паровой машины и центробежный регулятор скорости вращения вала паровой машины.

На рис. 1.9 представлена простейшая структура системы регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока, которая содержит объект управления – двигатель (Дв), скорость вращения которого y является управляемой координатой (возмущение f характеризует влияние момента нагрузки на скорость вращения); управляющее устройство включает тахогенератор(Тг), напряжение на выходе которого пропорционально скорости вращенияy; устройство сравнения e = v – x, в качестве которого может применяться суммирующий операционный усилитель или, например, потенциометрический мостик; УП – усилительно-преобразовательные устройства, включающие предварительные усилительные каскады и корректирующие устройства, которые придают системе определенные свойства; УМ – усилитель мощности. Входной сигнал v в виде напряжения задает режим работы системы. Если v = const, то система будет системой стабилизации. Изменяя v во времени, можно изменять скорость вращения и систему можно рассматривать как системупро граммного управления или следящую.

Если v = const при заданной величине f, то на выходе имеем некоторую номинальную скорость yН, которой будут соответствовать номинальное значение напряжения тахогенератора хН, ошибка еН и соответственно напряжение управления uН, поддерживающее номинальную скорость вращения. Увеличение момента нагрузки f приведет к уменьшению величинy и x, возрастанию сигнала ошибки e, что обусловит увеличение подаваемого напряженияu на двигатель.

10

Таким образом, скорость возрастет до номинальной (или близкой к номинальной). Если f уменьшить, то процесс регулирования будет идти в обратном направлении. Таким образом, происходит автоматическая компенсация влияния нагрузки на скорость двигателя и поддержание скорости в заданных пределах.

v

å

-

Рис. 1.9

В качестве следующего примера рассмотрим цифровой электропривод, структура которого представлена на рис. 1.10.

v

Рис. 1.10

Управляемой координатой является угол поворота y некоторого механизма (M), подключенного к двигателю (Дв) через редуктор (P) (например одна из степеней подвижности промышленного робота). ДУ – датчик угла, выходом которого является напряжение, пропорциональное углу поворота. Это напряжение поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Сигнал x представляет собой цифровой код угла и поступает на микроЭВМ(или микропроцессор). На микроЭВМ поступает (например от ЭВМ более высокого уровня)

требуемый код угла поворота. В простейшем случае микроЭВМ производит сравнение сигналов v и x , т. е. выступает в роли устройства сравнения. В более общем случае микроЭВМ реализует некоторый закон управления(например ПИД–закон) в цифровой форме. Далее сигнал е в цифровом коде поступа-

11