Разработка установки для калибровки цифрового магнитометра
1.3 Виды автоматического управления и законы регулирования
Совокупность предписаний, определяющих характер изменения вектора входных состояний объекта управления X(t), называется алгоритмом его функционирования. Несмотря на многообразие технических устройств можно выделить 5 базовых алгоритмов их функционирования:
· стабилизация выходной величины;
· программное управление;
· следящее управление;
· оптимальное управление;
· адаптивное управление.
Стабилизация выходной величины осуществляется в САУ при условии X = const. Программное управление осуществляется с помощью дополнительного устройства - задатчика, в который заложен закон изменения X(t). Причем если задающее воздействие является вектором, по каждой его координате может формироваться свой закон изменения либо автономно, либо с функциональным подчинением всех каналов одному основному, либо каким-то другим образом. Другими словами, работа САУ происходит в соответствии с заранее заданной программой.
Следящее управление предполагает изменение выходного сигнала ОУ в соответствии с изменением какого-либо внешнего фактора. В этом случае вместо задатчика используется устройство слежения за изменением этого заранее неизвестного внешнего фактора.
Оптимальное управление является наилучшим с некоторой точки зрения - с точки зрения расхода энергии, длительности процесса или в каком-либо другом смысле. Наконец, адаптивное управление предполагает изменение алгоритма управления объектом в соответствии с изменением его параметров.
На практике используют самые различные законы регулирования, то есть функциональные зависимости по которым входная величина УУ преобразуется в выходную. Однако в линейных УУ очень часто используют следующие основные законы [6]:
1. Пропорциональный закон (П-регулятор). Если обозначить X
изменение задающего воздействия, то управляющая величина U связана с ним соотношением
, (1.1)
где k - коэффициент передачи регулятора.
2. Пропорционально-интегральный закон (ПИ-регулятор). Для него справедлива следующая связь:
. (1.2)
Здесь Tи - постоянная времени интегрирования. Введение в закон регулирования интегрирующего члена улучшает точность системы.
3. Пропорционально-дифференциальный закон (ПД-регулятор). Его уравнение имеет вид
, (1.3)
Здесь Tд - постоянная времени дифференцирования. Введение в в закон регулирования дифференцирующего члена улучшает чуткость системы, то есть ее динамические свойства.
4. Пропорционально-интегральный-дифференциальный закон (ПИД-регулятор). Этот закон является комбинацией двух предыдущих и обладает их свойствами. Уравнение этого закона имеет вид:
. (1.4)
Любая более или менее сложная САУ состоит из набора узлов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Структурная схема САУ, минимальными элементами которой являются эти узлы, называется функциональной схемой.