МДК 01. 01.02 Автоматическое управление Преподаватель: Невина Ирина Николаевна МДК 01. 01.02 Автоматическое управление 2 курс 4 семестр (7 часов в неделю) – дифференцированный зачет 3 курс 5 семестр (3 часов в неделю) – курсовой проект, экзамен Основные понятия АУ Лекция №1 Цели и задачи Ознакомительная: 1) История развития автоматики и автоуправления 2) Цели и задачи дисциплины в ПМ Знания: 1)Основные понятия автоуправления 2) Характеристики АСР и ОР 3)Принципы управления Умения: Применение знаний на практике Основные понятия АУ - У п р а в л я ю щ е е у с т р о й с т в о или р е г у л я т о р - техническое устройство, определяющее величину и характер управляющего воздействия и его реализацию.
- А в т о м а т и ч е с к а я с и с т е м а р е г у л и р о в а н и я (АСР) - совокупность объекта управления и регулятора.
- П е р е м е н н ы е с о с т о я н и я - физические величины, определяющие энергетическое состояние объекта управления. Они должны быть измеряемы и управляемы.
- В о з м у щ а ю щ и е в о з д е й с т в и я - воздействия окружающей среды и воздействия, обусловленные изменением внутренних параметров объекта управления.
- А л г о р и т м у п р а в л е н и я - это правило, предписание переработки информации в управляющем устройстве.
Основные понятия АУ - А в т о м а т и ч е с к о е у п р а в л е н и е - совокупность воздействий, направленных на осуществление функционирования объекта управления в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Реализуется с помощью автоматических управляющих устройств - регуляторов, микроконтроллеров или ЭВМ.
- О б ъ е к т у п р а в л е н и я - это технологический процесс, отдельные механизмы или агрегаты, производственные комплексы. Для них характерно множество возможных состояний или режимов.
- Р е г у л и р у е м а я в е л и ч и н а или р е г у л и р у е м а я координата – это физическая величина, которую необходимо поддерживать постоянной или изменять по заранее заданному или произвольному закону во времени и пространстве.
- З а д а ю щ е е в о з д е й с т в и е - это заданное значение регулируемой величины.
- У п р а в л я ю щ е е в о з д е й с т в и е - воздействие, целенаправленно изменяющее режим работы объекта управления.
Принципы управления Принцип разомкнутого управления; - Принцип компенсации; - Принцип обратной связи. Соответственно различают: - разомкнутое управление - замкнутое управление системы делятся: - разомкнутые - замкнутые. Разомкнутые системы Разомкнутые системы В разомкнутых системах используется только априорная (начальная) информация об объекте управления (рис. 1). Воздействие передается от входа к выходу. Алгоритм управления задан и не контролируется по выходной координате процесса. Наличие возмущающего воздействия f приводит к тому, что действительное значение управляемой координаты х отличается от заданного, т.е. появляется ошибка, которая может быть велика. Для компенсации возмущения применяются разомкнутые системы с регулированием по возмущению (принцип компенсации регулирования Понселе, управление по возмущению). Система в этом случае становится независимой (инвариантной) по отношению к этому возмущению. Если возмущение не может быть непосредственно измерено, то его определяют косвенным путём. Разомкнутые системы Разомкнутые системы, действующие по заданию, называют также циклическими. Характерными представителями циклических систем являются различные автоматы, выполняющие по жёсткой программе, без свободы выбора действий, одноразовые или многоразовые операции. Замкнутые системы Замкнутые системы В замкнутых системах управления (рис. 2), работающих по принципу обратной связи (управление по отклонению), заданный закон изменения регулируемой величины осуществляется независимо от вызвавших отклонение возмущений, которые, как правило, не поддаются измерениям. Универсальность этого принципа состоит в том, что он позволяет управлять объектами с различными динамическими свойствами, в частности неустойчивыми, и получать требуемую точность управления. Замкнутые системы В зависимости от способа выработки управляющих воздействий, замкнутые системы делятся на -беспоисковые; -поисковые. В ряде случаев эффективно применение комбинированного управления по -возмущению; -отклонению. Комбинированные регуляторы обладают быстротой реакции на изменение возмущения и точностью регулирования независимо от причины отклонения. Обратные связи Обратные связи (ОС) способствуют формированию статических и динамических характеристик системы. Последние определяются назначением системы и требованиями, предъявляемыми к ней со стороны технологического процесса. Обратная связь – часть сигнала с выхода подается на вход. Обратные связи Обратные связи делятся на: -жёсткие (действуют как в установившемся, так и в переходном режимах); -гибкие (действуют только в переходном). Сигнал гибкой ОС является функцией времени от выходной координаты Х (для её реализации используются интегрирующие и дифференцирующие звенья, трансформаторы и нелинейные элементы в сочетании с операционными усилителями или без). Жёсткая обратная связь реализуется с помощью усилителей. Обратные связи По оказываемому на систему действию ОС делятся на -положительные (если знак сигнала ОС совпадает со знаком сигнала задания); -отрицательные (если знак сигнала ОС не совпадает со знаком сигнала задания); -задержанные (ОС начинает работать при определённом, пороговом значении выходной координаты). Системы, имеющие одну обратную связь, называются одноконтурными, если их несколько – то многоконтурными. Классификация систем управления может быть осуществлена по самым различным принципам и признакам, характеризующим назначение и конструкцию систем, вид применяемой энергии, используемые алгоритмы управления и функционирования. В зависимости от характера изменения задающего воздействия во времени системы управления делят на Стабилизирующие (регулируемый параметр поддерживается на заданном постоянном уровне); Программные (система, состоящая из программного и аппаратного обеспечения и данных, главная цель которой создается посредством исполнения программного обеспечения); Следящие (закон изменения регулируемой величины заранее неизвестен и управляемая величина воспроизводит произвольно изменяющееся задающее воздействие); Оптимальные (среди возможных вариантов системы найти наилучший (оптимальный), необходим некоторый критерий, характеризующий эффективность достижения цели управления); Экстремальные (автоматически отыскивают такие управляющие воздействия на входе управляемого объекта, при которых обеспечивается непрерывное поддержание показателя качества системы вблизи его экстремального (Min – Max значения). От принадлежности источника энергии (при помощи которого создается управляющее воздействие): - системы прямого действия (энергии чувствительного элемента хватает для перестановки регулирующего органа); - Системы непрямого действия (энергии чувствительного элемента не хватает для перестановки регулирующего органа, т.е. требуется ВИЭ – вспомогательный источник энергии); -электрические, - гидравлические, - пневматические, - комбинированные. По виду сигналов: -непрерывные (выходная величина которых изменяется плавно и непрерывно при плавном изменении входной величины); -дискретные (выходная величина которого изменяется дискретно, т. е. скачками, даже при плавном изменении входной величины): - Релейные (Скачки выходной величины могут происходить при прохождении входной величиной определенных пороговых значений), - Импульсные Скачки выходной величины могут происходить при прохождении входной величиной в определенные моменты времени). По виду алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих статические и динамические характеристики систем : -линейные; -нелинейные. Системы, у которых управляемая величина в установившемся режиме зависит от величины возмущающего воздействия и нагрузки, называются статическими, если не зависит – то астатическими. На рис. 3, 4 представлена статическая и астатическая системы регулирования уровня воды в баке, а их характеристики – на рис. 5 и 6. Статические системы (Рис.3) Астатические системы (Рис. 4) Математическое представление сигналов Если А (t) = 1 – то единичное входное ступенчатое воздействие 1(t). δ(t ) = 0, если t≠0; δ(t ) = ∞, если t = 0, причём - ∞ ∫δ(t ) dt = 1. + ∞ Следовательно, δ(t ) = d1(t) /dt . Гармонический сигнал (синусоидальный или косинусоидальный) используется при исследовании частотных свойств системы x (t) = A sin (ωt + φ). Линейно возрастающий сигнал преимущественно применяется при исследовании динамики следящих систем x (t) = k t. Статические и динамические характеристики АСР |
Скачать 278.15 Kb.