8.2 Системы автоматического регулирования (сар)

Основное назначение САР заключается в поддержании выходных параметров объекта автоматизации на определенном заданном уровне или изменение этих параметров по определенному закону.

Как и системы автоматического управления системы регулирования бывают также разомкнутыми и замкнутыми, т.е. с элементами обратной связи и без них.

Так в разомкнутых системах регулирования для компенсации вредных возмущающих воздействий, действующих на объект автоматизации, часто используют специальные корректирующие устройства - КУ, подключаемые на вход системы согласно рис.8.3.

х_ку

Рис. 8.3 Структура САР с корректирующим устройством

Здесь самый первый элемент на входе системы регулирования выполняет функции суммирующего устройства , которое вырабатывает сигнал х₁, равный сумме входного сигнала х_вх и сигнала, поступающего с корректирующего устройства. С учетом этого возмущающего воздействия и входного сигнала и САР вырабатывает соответствующий сигнал регулирования х_р для дальнейшего воздействия на объект регулирования.

Но все возмущающие воздействия в разомкнутой системе скомпенсировать не удается. Поэтому большинство современных систем и регулирования и управления структурно строятся, в основном, замкнутыми, т.е. с использованием обратной связи – ОС (рис.8.4).

х_ос

Рис.8.4. Структурная схема замкнутой САР

С помощью обратной связи в таких системах осуществляется постоянный контроль выходных параметров объекта управления или регулирования и вырабатывается соответствующий сигнал обратной связи х_ос, поступающий на элемент сравнения, где он непрерывно сравнивается с входной величиной х_вх , поступающего с задающего устройства, и вырабатывается разностный сигнал ∆х = х_вх – х_ос и, в соответствии с этим, сигналом х_р система регулирования воздействует на объект автоматизации.

В некоторых случаях системы автоматического регулирования структурно строятся комбинированными, т.е. с компенсацией ошибок, в которых используются два принципа регулирования - по замкнутому и по разомкнутому циклу регулирования (рис.8.5).

Рис.8.5. Структурная схема комбинированной САР

Но такие системы более сложные, что требует кроме материальных затрат на их изготовление и более дорогое их обслуживание. Так на рис.8.6 представлена наиболее полная структура большинства систем автоматического регулирования и управления с функциональной взаимосвязью всех элементов, составляющих эти системы. Подобная, достаточно сложная, структура таких систем используется, чтобы обеспечить их устойчивость и более высокие показатели качества при эксплуатации.

РРис.8.6. Структурная схема систем автоматического

управления и регулирования

ЗУ – задающее устройство, с помощью которого устанавливается требуемое значение выходных параметров на объекте автоматизации ОА (управления или регулирования).

КУ₁ – корректирующее устройство для компенсации возмущающего воздействия z_в на объект автоматизации.

ИЭ – исполнительный элемент, оказывающий непосредственное воздействие на объект автоматизации.

ГОС – главная обратная связь, с помощью которой осуществляется постоянный контроль выходных параметров объекта автоматизации х_вых.

У – усилитель, предназначенный для усиления сигнала х_2..

МОС – местная обратная связь (параллельное корректирующее устройство) для улучшения качества используемого в системе усилителя.

КУ₂ – последовательное корректирующее устройство для дополнительной обработки сигнала ошибки ∆х.

Однако, при дальнейшем рассмотрении систем автоматического регулирования (а также управления) за их основу примем более общую (ключевую) структурную схему (рис.8.7), составленную только из основных функциональных узлов, таких как: задающее устройство ЗУ, элемент сравнения ЭС, усилитель У, если он необходим, исполнительный элемент ИЭ и элемент обратной связи ОС.

Рис.8.7. Структурная схема системы автоматического управления и регулирования, представленная только основными элементами.

В зависимости от назначения и работы все системы автоматического регулирования делятся на следующие три основные классификационные группы:

1. Системы автоматической стабилизации, в которых выходная величина на объекте автоматизации поддерживается постоянной.

2. Системы программного регулирования. В таких системах выходные параметры объекта автоматизации изменяются по заранее составленной программе. При этом сама программа может задаваться либо с помощью специальных копиров или чертежей, либо, чаще всего, в цифровом виде с использованием современных носителей информации.

3. Следящие системы, в которых закон изменения входной величины х_вх, поступающей на вход задающего устройства, заранее неизвестен и может в процессе работы непрерывно изменяться в зависимости от окружающих условий. Но при этом система регулирования должна следить за этими изменениями и в соответствии с ними регулировать выходные параметры объекта автоматизации.

Перечисленная классификация систем автоматического регулирования, в конечном счёте, определяется характером задающего устройства, используемого в системе. Так в системах автоматической стабилизации задающее устройство вырабатывает постоянный по величине сигнал ( х_зад = const ).

В системах программного регулирования сигнал с задающего устройства изменяется ( х _зад = var ), но по заранее составленной определенной программе.

В следящих системах величина заданного сигнала зависит от неизвестного по величине входного воздействия, поступающего на вход задающего устройства. А система регулирования, в результате, определяет это воздействие (т.е. отслеживает его) и вырабатывает соответствующий сигнал регулирования - х_р в соответствии с законом изменения этого входного воздействия.