Системы автоматического управления и регулирования

Системы автоматического управления. На рис. 2,а показана функциональная схема САУ с жесткой программой. Сигнал задания 3 подается на управляющее устройство YY, с которого сигнал управления через усилитель У, исполнительный механизм ИМ и регулирующий орган РО передается в объект управления ОУ. На объект управления действует возмущение В, вследствие чего фактическое значение выходной величины может Заметно отличаться от заданного. Поэтому системы с жесткой программой применяют в случаях, когда точное выполнение программы не требуется, например при пуске и останове различных машин (вентиляторов, компрессоров и др.). В САУ с воздействием по возмущению, функциональная схема которой показана на рис. 2,6, управляющее воздействие формируется не только в зависимости от задания, но также и от основного возмущения, за которре принимают возмущающее воздействие, наиболее резко влияющее на ход Процесса. Остальные возмущающие воздействия называют второстепенными возмущениями. Чтобы учесть основное возмущение В\, его измеряют датчиком Д и усиленный усилителем У2 сигнал, пропорциональный возмущению, подают на второй вход управляющего устройства УУ, который суммирует сигналы задания 3 и усилителя У2. В частном случае усилители У1 и У2 могут отсутствовать. САУ с воздействием по возмущению совершенно не реагируют на второстепенные возмущению (например, В2 на рис. 2,6), вызывающие в системе управления погрешности, которые она исправить не в состоянии. В некоторых случаях выходная величина с течением времени под действием второстепенных возмущений может отклониться от заданного значения настолько, что система окажется неработоспособной.

 

На рис. 2,в показана схема разомкнутой САУ генератора постоянного тока с воздействием по возмущению. За основное возмущение принято изменение частоты вращения. Компенсация его производится изменением магнитного потока. Системы автоматического регулирования. Наибольшее распространение в горной промышленности получили системы автоматической стабилизации и программные системы регулирования. По построению они аналогичны. Рассмотрим различные САР и их характерные особенности в соответствии с их классификацией (см. 1.2). Примером САР прямого действия, в которой для перемещения регулирующего органа не требуется дополнительного источника энергии, может служить САР напряжения генератора постоянного тока (рис. 3 ,а). В качестве датчика напряжения в этой системе используется электромагнит УА с пружиной, якорь которого связан с ползунком реостата R2 в цепи обмотки возбуждения генератора G. При изменении напряжения UT генератора, например, при его уменьшении, якорь электромагнита несколько опустится и переместит ползунок реостата R2 вниз, т.е. в сторону, соответствующую увеличению тока возбуждения, магнитного потока и напряжения. Заданное напряжение генератора устанавливают с помощью реостата R 1. В системах прямого действия датчик должен иметь достаточную мощность, чтобы перемещать регулирующий орган. Поэтому в рудничной автоматике, где подавляющее большинство датчиков выполняются искробезопасными (т.е. они имеют весьма малую мощность) , системы прямого действия не применяются.

 

 

В САР непрямого действия для перемещения регулирующего органа необходимо усиливать сигнал датчика. Для этого применяют различные усилители. В релейных системах одном из видов дискретных САР с этой целью применяют реле, контакторы, соленоиды. САР непрямого действия, в которой для перемещения регулирующего органа (ползунка реостата) использован электродвигатель, была рассмотрена выше (см. рис. 1,в,г). Статической САР в соответствии с приведенным выше определением является САР напряжения генератора, схема которой показана на рис. 3 ,а. При отсутствии регулятора напряжение на генераторе с увеличением нагрузки снижалось бы по внешней характеристике генератора (кривая 1, рис. 3,6). Снижение напряжения компенсируется регулятором (электромагнитом YA с пружиной) путем увеличения магнитного потока, т.е. путем перемещения ползунка реостата R2 вниз. Каждому значению 1нагр в установившемся режиме соответствует определенное положение ползунка реостата R2, т.е. определенное положение жестко связанного с ним якоря электромагнита! YA и, следовательно, определенное напряжение генератора. Зависимость напряжения на генераторе от нагрузки при включенном регуляторе называется статической характеристикой системы (кривая 2). Примером астатической САР может служить САР напряжения генератора, рассмотренная в 1.2 (см. рис. 1,0, г). Характерная особенность астатических САР состоит в том, что при одном и том же значении регулируемой величины (в данном примере - напряжения генератора) регулирующий орган (ползунок реостата R) может занимать различные положения. Астатическая характеристика системы показана кривой 3 на рис. 3,б.

Рассмотренные выше САР это непрерывные системы. В горной промышленности их применяют в системах стабилизации двигателей рабочих органов на очистных и проходческих комбайнах, в регуляторах давления на тормозах подъемных машин и др. Дискретные САР делятся на релейные и импульсные. Релейной САР называется такая система, в которой хотя бы один основной элемент обладает релейной характеристикой. Обычно таким элементом является датчик. Примером релейной САР может слуслужить система автоматизации водоотливных установок (см 7.1). Она по существу представляет собой релейную САР уровня воды в водосборнике, являющемся объектом регулирования. Регулирующим органом служит главный насос, а исполнительным механизмом - его двигатель. Возмущающее воздействие в этой системе приток воды в водосборник, основной измерительный элемент системы - датчик верхнего уровня воды. Когда поднимающийся уровень воды достигнет этого датчика, замкнется электрическая цепь и включится насос. Так так его подача больше притока воды в водосборник, уровень воды будет опускаться и контакт между водой и датчиком верхнего уровня разорвется. Во избежание частых включений и отключений насоса в нижней части водосборника устанавливают дополнительный датчик (датчик нижнего уровня) и цепь управления двигателем насоса собирают так, чтобы он отключался, когда вода опустится до отметки датчика нижнего уровня.