Главная Промышленная автоматика.

Уравнения динамики САУ

Автоматическое управление представляет совокупность воздействий, направленных на осуществление функционирования объекта управления в соответствии с имеющейся программой или целью управления, и выполняется с помощью автоматических управляющих устройств.

Любой технологический процесс протекает при наличии определенных активных воздействий (механических, термических, химических и др.) на обрабатываемый материал. Устройства, осуществляющие активное воздействие на обрабатываемый материал, составляют основное технологическое оборудование, к которому могут быть отнесены отдельные механизмы и машины, а также целые производственные комплексы. Эти устройства являются объектами управления. Для них характерно наличие ряда (множества) возможных состояний или режимов. Целенаправленное изменение режима работы объекта управления достигается воздействием на специальные органы (входы) объекта. Эти воздействия называются управляющими. Определение величины и характера необходимого воздействия, а также его осуществление могут выполняться человеком или специальным техническим устройством, называемым управляющим.

Автоматическое управление осуществляется с помощью автоматических управляющих устройств без непосредственного участия человека. Совокупность автоматических управляющих устройств и объекта управления образует систему автоматического управления (САУ).

При поступлении на вход объекта управляющего воздействия в объекте возникает движение (процесс), соответствующее цели управления. Это движение характеризуется некоторыми управляемыми величинами, определяющими состояние объекта и называемыми переменными состояния или координатами объекта. Возникающее в объекте управления движение зависит не только от характера и интенсивности управляющего воздействия, но и от различных возмущающих воздействий, а также от статических и динамических свойств объекта. К возмущающим воздействиям относятся нагрузка объекта, различные воздействия окружающей среды и воздействия, обусловленные изменением внутренних параметров объекта. Динамические свойства объекта зависят от его структуры и параметров. В процессе работы дина-



мические свойства большинства объектов не остаются строго постоянными, а изменяются в некоторых пределах, при этом изменение динамических свойств часто имеет случайный характер.

Управляющие воздействия систем автоматического управления определяются характером поступающей информации, т.е. сведениями о предполагаемом или прошедшем состоянии системы. Это в первую очередь характеристики и параметры объекта, а также данные о значениях координат, определяющих ход управляемого процесса.

Различают два вида информации - начальную, или априорную, и рабочую.

Начальной, или априорной, информацией называется совокупность имеющихся до начала функционирования системы сведений об управляемом процессе и системе управления. Рабочей называется информация, получаемая в процессе функционирования системы. В системах с полной начальной информацией последняя содержит достаточно данных для обеспечения работы системы с заданным показателем качества. В системах с неполной начальной информацией последняя содержит недостаточно данных для достижения цели управления или получения требуемых показателей качества. В таких системах рабочая информация должна содержать данные, дополняющие начальную информацию. Особенностью этих систем является наличие устройств, анализирующих характеристики объекта, которые и являются источниками недостающей информации.

Управление сложным объектом осуществляется на основе алгоритма управления. Алгоритмом называется предписание, определяющее содержание и последовательность операций, преобразующих исходные данные в искомый результат. Управляющее устройство, действуя в соответствии с алгоритмом управления, перерабатывает поступающие в него данные в воздействия, управляющие объектами управления. Существенной чертой алгоритма является дискретность определяемого им процесса (его расчлененность на отдельные последовательные акты).

Алгоритм может быть представлен совокупностью операторов преобразования и логических операторов. Под оператором преобразования понимается воздействие, изменяющее состояние объекта. Логические операторы служат для проверки логических условий, необходимых для перехода от одного оператора к другому. Если какое-либо логическое условие выполняется, то соответствующий логический оператор имеет значение 1, при этом управление передается либо оператору, стоящему справа от логического оператора, либо по знаку перехода. Если логическое ус-



ловие не выполняется, то логический оператор имеет значение О, и передача управления выполняется только по знаку перехода. При записи алгоритма используются следующие знаки перехода:

Г - выполнение логического условия и передача управления; L - невыполнение логического условия и передача управления;

j - получение управления (и, ft, р - номера переходов).

Рассмотрим, например, управление циклическим перемещением рабочего органа из положения 1 в положение 2. В данном случае применяются операторы преобразования: Ai - «вперед»; А2 - «назад»; Aq - «стоп» и логические операторы: /1 - совмещение рабочего органа с положением 2; - выдержка времени в положении 2; Zq - совмещение с исходным положением 1; Z3 -

выдержка времени До в исходной позиции. Алгоритм процесса:

В алгоритме после выполнения логического условия осуществляется передача управления оператору Ai, т.е. происходит возобновление цикла.

Одной из важнейших проблем управления является получение наилучшего процесса, соответствующего назначению данного объекта. В зависимости от поставленной задачи наилучший процесс характеризуется наибольшей эффективностью, безопасностью, точностью, надежностью, быстродействием либо сочетанием этих факторов.

Основными видами автоматического управления являются: 1) автоматическое управление с разомкнутой цепью воздействий (жесткое управление); 2) автоматическое регулирование; 3) автоматическая настройка.

Автоматическое управление с разомкнутой цепью воздействий характеризуется функциями управления, которые не ставятся в зависимость от действительного хода производственного процесса и выполняются по разомкнутому циклу с целью получения определенного конечного результата (например, пуск, реверс и останов двигателя) либо жесткой последовательности смены состояний (например, программное управление перемещением с применением шагового двигателя).

В разомкнутой САУ для управления используется только априорная (начальная) информация об объекте. На рис. 1.1, а показана функциональная схема простейшей разомкнутой системы. Функциональная схема состоит из функциональных элементов и





[0] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115

0.0054