Управляющее воздействие системы g(t) может изменятся по различным законам. Поэтому в зависимости от таких изменений САР подразделяют на основные классы, а именно: следящие системы, автоматической стабилизации (регулирования) и программного управления.
Автоматическое регулирование
Давайте рассмотрим на примере схеме показанной ниже:
Если предположить что в данной САР движок 2 потенциометра 1 неподвижен, то есть задающий сигнал не изменяющийся во времени, то такая система будет называться системой автоматического регулирования скорости вращения вала электромашины. Ее задача поддерживать постоянство скорости машины. Имеющий постоянное значение входной сигнал будет носить название уставки или настройки регулятора. Он зависит от требований к стабилизируемой величине.
Программное регулирование
Если этот же движок 2 потенциометра 1 будет перемещаться по какому-то алгоритму или программе, например с помощью кулачкового механизма, а снимаемое на выходе потенциометра напряжение изменяется по определенному закону, то такой способ управления будет носить название программного управления.
Следящая система
А вот если движок 2 потенциометра 1 будет перемещаться по неизвестному закону, скажем в зависимости от показаний какого – то прибора, а угловая скорость машины находится в зависимости от положения движка, то такая система имеет название следящей системы.
Типовая функциональная схема САР
Ниже показана функциональная схема САР с одной регулируемой переменной х(t):
Такая система состоит из автоматического регулятора и объекта, подлежащего регулированию. Объектом регулирования называет устройство, для которого нужно поддерживать заданный режим работы при помощи автоматических регуляторов. Элементы и устройства такой системы можно классифицировать следующим образом:
Задающее устройство
Оно изображено на схеме 1 и предназначено для преобразования входного сигнала g(t) с нужной пропорциональностью, а также в удобную для сравнения величину со значением регулируемой координаты х(t). Задающими устройствами могут быть резисторы, калиброванные, кулачковые контроллеры и прочие механизмы. Но при современном развитии технологий, задающими механизмами выступают, как правило, микропроцессорные устройства, которые реализуют заложенные в них алгоритмы управления.
Сравнивающее устройство
Показано 2 на схеме и служит для сравнения сигналов поступающих на вход с сигналами обратной связи. В результате таких сравнений генерирует сигнал ошибки ε(t). Зачастую представляют собой арифметическое устройство, которое суммирует или вычитает (в зависимости от типа обратных связей) сигналы поступающие на его вход из задающего элемента и элемента обратной связи.
Преобразующее устройство
На рисунке показано 3. Оно выполняет преобразования результатов полученных в ходе сравнения в форму, которая используется в процессе регулирования, при этом не выполняя ни корректирующих, измерительных или усилительных функций.
Корректирующие устройства
Показаны как 4 и 8. Их основная задача – повышение устойчивости и улучшение динамических свойств системы автоматического управления. Корректирующие элементы бывают последовательные и параллельные. Мы не будем подробно рассматривать их в этой статье. С помощью последовательного корректирующего элемента 4 сигнал ошибки преобразуется и в закон регулирования вводят воздействия по интегралам и производным регулируемой величины по времени. При параллельном 8 – сигнал с выхода подают на вход предыдущего элемента.
Вспомогательный сравнивающий элемент
Показан цифрой 5 и предназначен для сопоставления сигналов промежуточной цепи с местной обратной связью этой же цепи.
Усилительное устройство
Цифра 6 на схеме. Оно предназначается для управления посторонними источниками энергии. Например управлением коммутацией транзисторов в инверторе напряжения, или открытием задвижек в мощных насосных станциях.
Исполнительное устройство
Показано цифрой 7 и предназначено для непосредственного r(t) воздействия на исполнительный механизм. Например, электропривод приводящий в движение валок прокатного стана.
Чувствительные или измерительные элементы
Показаны 9 и они нужны для формирования сигналов обратных связей с регулируемых величин, для дальнейшего сравнения с задающими величинами и осуществления автоматического управления. Например, таким устройством может служить тахогенератор, который преобразует скорость вращения валка прокатного стана в электрический сигнал напряжения, который дальше используется для формирования задающих сигналов.
Элемент главной обратной связи
Показан цифрой 10. Он необходим для согласования величин вырабатываемых датчиком обратной связи с величиной управляющего воздействия. Как пример, можно привести делитель напряжения тахогенератора, который преобразует напряжение выхода тахогенератора к напряжению на входе, а это порядка 0 — 15 или 0 — 24 В.
Обычно часть регулятора, которая преобразует сигнал ошибки ε(t) в воздействие регулирующее r(t) – именуют сервомеханизмом.
Таким образом можно выделить три основные части САР – объект регулирования, датчики, сервомеханизм. Такая система показана ниже:
Не стоит забывать, что на рисунках выше приведены типичные схемы САР. На практике таких схем довольно много и они могут довольно сильно между собой различаться. Также могут в управлении применять элементы, которые в себе могут хранить довольно большой функционал и выполнять роль нескольких датчиков или задающих механизмов сразу.
