Виды САУ – подробно о них

Рабочее место непонятно кого

Автоматическое управление какими-либо процессами позволяет производить управление без участия человека, что,

  1. во-первых, значительно снижает риск возникновения ошибки,
  2. во-вторых – повышает качество регулирования процессов,
  3. в-третьих – значительно увеличивает скорость реакции системы.
  4. Кроме того, разнообразные виды САУ используются там, где человеческий труд не может быть применим в силу опасности окружающих условий для жизни и здоровья человека-оператора

Существуют разные классификации САУ. Одна из них – классификация по функциональному признаку (по предназначению системы).

По реакции на управляющее воздействие выделяют статические и астатические САУ.

Статические САУ – это системы, ошибка которых под воздействием постоянного управляющего сигнала (задающего воздействия), либо сигнала, стремящегося к константе, также стремится к какой-то константе (отличной от нуля). То есть ошибка зависит от величины управляющего сигнала.

Если отклонение всегда стремится к нулю и от величины управляющего воздействия не зависит – САУ является астатической.

Одна и та же система может являться статической по одному виду воздействия и астатической по другому (имеются в виду возмущающее и управляющее воздействия).

Классификация по приспосабливаемости

схема управлением микроклиматом

САУ классифицируют на  системы с самоприспособлением и без него. Первые регулируются встроенным дополнительным устройством, способным изменять алгоритм работы главного блока управления. Самоприспосабливающиеся системы также называются адаптивными.

Системы без автоприспособления также называются обыкновенными системами. Под воздействием сигналов управления их структура не изменяется. Эти САУ нашли широкое применение в литейных и термоцехах.

Они условно разделяют на:

  • Разомкнутые, которые подразделяют на:
    • САЖУ – системы жесткого автоматического управления. Обратной связи они не содержат, управляющий сигнал от обратной реакции системы не зависит. Задачей САЖУ является управление отдельными устройствами и/или их координация.
    • СУВ – системы управления по возмущению. Управляющий сигнал зависит от внешнего возмущения (например – автоматизированные отопительные системы, чья работа зависит от внешней температуры).
  • Замкнутые. Эта разновидность системы автоматического управлениятакже носит название САР – система автоматического регулирования. Такие системы характеризует наличие обратной связи – информация с выхода о том, каким является значение регулируемого параметра, подается на вход контролирующего датчика. Они следят за тем, чтобы регулируемый параметр либо имел заданное значение, или изменялся в по заранее определенной программе. САР подразделяются на:
    • Следящие. Регулируемый параметр может меняться, но программа, в соответствии с которой происходит это изменение, зависит от других условий.
    • Стабилизирующие. Регулируемая величина является константой, как, например, температура внутри термопечки.
    • Программные. Регулируемая величина изменяется во времени согласно вложенной программы.
  • Комбинированные. Являются наиболее точными. Являются симбиозом систем, управляющихся по возмущению и систем, управляющихся по отклонению.

Адаптивная система автоматического управления может быть:

  • экстремальной;
  • с самонастраивающимися параметрами;
  • с самонастраивающейся структурой.

система экстремумов

Экстремальная система позволяет создать наилучший режим работы устройства: программа, согласно которой происходит управление,  или настройка меняется динамически и зависит от как от внутреннего состояния самой системы, так и от внешних условий.

Система с самонастраивающимися параметрами регулирует характеристики блока управления, чтобы система продолжала функционировать в прежнем режиме, и регулируемый параметр находился на установленном уровне.

В системе с самонастраивающейся структурой под воздействием смены внешних условий выполняется включение/выключение дополнительных модулей схемы либо – переключение на другую схему.  Эти САУ являются самосовершенствующимися – наиболее оптимальный для каких-то условий вариант сперва определяется методом подбора, а после «запоминается» системой, и в дальнейшем для аналогичных условий используется уже именно он.

По функциональному назначению

Согласно выполняемых функций все САУ делят на:

  • координирующие (выполняют координацию работы отдельных механизмов и устройств в целом);
  • регулирующие (следят за поддержанием необходимых характеристик технических и технологических процессов);
  • автоматического контроля;
  • защиты и блокирования – применяются для предотвращения аварийных ситуаций.

Устойчивость

Устойчивость САУ является одной из их главных характеристик. Она свидетельствует о способности системы вернуться к состоянию равновесия (нормальному рабочему состоянию) после того, как она из этого состояния была выведена.

схемы устойчивых и неустойчивых САУ

По этому признаку САУ делятся на:

  • устойчивые;
  • неустойчивые;
  • нейтральные;
  • стойкие в малом и нестойкие в большом.

Существуют разные критерии устойчивости САУ: Гурвица, Рауса, Михайлова, Найквиста. Первые два применяются для исследования управляющих систем, описываемых системами уравнений до четвертого порядка. Для описываемых системами уравнений более высокого порядка – критерии Найквиста и Михайлова, определяемые частотными характеристиками САУ (применение первых двух критериев не представляется возможным из-за громоздкости расчетов).

Критерий Найквиста является более простым в применении.  Это связано с тем, что частотные характеристики САУ вычисляются достаточно легко с применением алгебраических или графических операций.

Сравнение САУ с точки зрения «лучше/хуже» бессмысленно, поскольку разные виды лучше подходят для каких-то конкретных случаев управления процессами.

Область устойчивости САУ – это множество значений ее параметров, при которых система сохраняет устойчивость.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.