Материал: 2015 [Тынчеров] Основы автоматизации ТПНП

рования по возмущению, или принцип компенсации, а также компенсация возмущения.

Рисунок 1.5 иллюстрирует схему работы генератора постоянного тока. Данная иллюстрация поясняет принцип регулирования по возмущению. Здесь генератор работает на изменяющуюся нагрузку Rн. Напряжение U является регулируемой величиной. ЭДС генератора пропорциональна потоку возбуждения Φв ≡ Ег = k Φв.

Будем считать, что изменение напряжения на зажимах генератора обуславливается только внутренним сопротивлением якорной цепи:

Рис. 1.5 — Принципиальная схема регулятора, использующего принцип регулирования по возмущению

Пусть при изменении тока Iн напряжение U = Uо = const. Тогда

т. е. изменение регулируемой величины Φ должно быть пропорционально току нагрузки Iн. Это условие выполняется за счет компаундной обмотки, дающей дополнительный поток возбуждения Φдоп, пропорциональный нагрузке возмущения — току IН. Исходя из этого, основная обмотка (основной поток возбуждения Фосн) предназначается для создания начального напряжения UО. Значение Е определяется компаундной обмоткой. Обе обмотки создают суммарный магнитный

поток Фво.

В результате изменения тока нагрузки IН меняется суммарный поток Фво, а напряжение Uо постоянно. Это и есть пример реализации

принципа компенсации в регулировании, когда при измерении

нагрузки (возмущающем воздействии) в функции от измеренного значения вырабатывается некое регулирующее воздействие, которое позволяет регулируемой величине оставаться постоянной. Системы, работающие по такому принципу компенсации, относятся к системам разомкнутого типа, не имеющим обратной связи.

Основное достоинство таких систем — быстродействие. Вместе

стем система обладает и рядом недостатков:

за счет того что у объекта есть несколько возмущающих воздействий, для систем компенсации нужно измерять в отдельности каждое возмущающее воздействие и в функции от него вырабатывать регулирующее воздействие, что значительно усложняет систему;

проблема измерения неэлектрических возмущающих воздей-

ствий;

неоднозначность и сложность зависимости регулирующего воздействия от возмущающего воздействия.

Из-за указанных недостатков рассмотренные системы применяются гораздо реже в сравнении с системами, реализующими принцип регулирования по отклонению.

Третий принцип регулирования — комбинированный (сочетание первых двух принципов). Применяется еще реже, чем первые два. Достоинства и недостатки такие же. Системы довольно сложные, и их изучение пока не предусмотрено [42, 43].

1.1.2. Классификация систем автоматического регулирования

По закону воспроизведения (изменения) регулируемой величины замкнутые системы регулирования делятся на три вида:

системы стабилизации,

системы программного регулирования,

следящие системы [42].

Отличаются они друг от друга не принципиально, а лишь режимом работы и конструктивно. Они имеют общую теорию и исследуются одинаковыми методами.

Система стабилизации — это система поддержания постоянства регулируемой величины. Рассмотренные выше системы относятся к системам стабилизации.

В системах программного регулирования регулируемая величина должна изменяться по заранее известной программе во времени.

Следящая система. Здесь регулируемая величина изменяется по неизвестному произвольному закону. Закон определяется некоторым

внешним задающим воздействием (произвольно).

Взависимости от характера регулирующего воздействия на исполнительный элемент системы автоматического регулирования подразделяются на:

системы непрерывного,

импульсного,

релейного регулирования.

Всистемах непрерывного регулирования сигналы на выходе всех элементов системы являются непрерывными функциями сигналов на входе элементов.

Системы импульсного регулирования отличаются тем, что в них через определенные промежутки времени происходит размыкание и замыкание контура регулирования специальным устройством. Время регулирования делится на импульсы, в течение которых процессы протекают так же, как и в системах непрерывного регулирования, и на интервалы, в течение которых воздействие регулятора на систему прекращается. Такие регуляторы применяются для регулирования медленно протекающих процессов (регулирование температуры в промышленных печах, температуры и давления в котлах).

Всистемах релейного регулирования размыкание контура регулирования производится одним из элементов системы (релейным элементом) в зависимости от внешнего воздействия.

Взависимости от результатов, получаемых при автоматическом регулировании, различают два вида автоматического регулирования:

статическое,

астатическое.

Статическим называется такое автоматическое регулирование, при котором регулируемая величина при различных постоянных внешних воздействиях на объект регулирования принимает по окончании переходного процесса различные значения, зависящие от величины внешнего воздействия (например, нагрузки).

На рисунке 1.6, а представлен регулятор уровня воды в баке. В регуляторе уровня воды при увеличении расхода воды q уровень снижается, через поплавок и рычаг открывается задвижка, приток q1 возрастает и наоборот.

Система статического регулирования имеет следующие характерные свойства:

— равновесие системы возможно при различных значениях регулируемой величины;