Функция f должна быть не-

убывающей функцией Да: и одно- Ug дд

го с ней знака. Относительно других аргументов ее знак определяется из анализа.

Управление в функции отклонения при упомянутых тре-

бованиях к функции / называют --I XUg-AUf

регулированием. Управляющее устройство в этом случае на- Рис. 1.4

зывают автоматическим регулятором. Объект 3 и регулятор 2 (см. рис. 1.2, г) образуют замкнутую систему, называемую системой автоматического регулирования (САР). Регулятор, вырабатывающий управляющее воздействие и в соответствии с алгоритмом управления (1.3), образует по отношению к выходу объекта отрицательную связь, поскольку знак Д х, как следует из (1.3), обра-тен знаку х. Обратную связь, образуемую регулятором, называют главной обратной связью. Кроме нее внутри регулятора могут быть и другие местные обратные связи.

Если регулируется несколько величин Xi, х посредством нескольких управлений i, и,..., т. е. если х и и - векторы, соответствующие стрелки изображают двойными линиями (см. рис. 1.1, б). .

Пример системы автоматического регулирования напряжения генератора постоянного тока показан на рис. 1.4. С делителя напряжения ДН снимается напряжение kur, пропорциональное регулируемому напряжению г- Оно сравнивается с напряжением щ эталонной батареи. Разность Длг = Uo- - KUr подается на вход усилителя У, к выходу которого подключен якорь двигателя постоянного тока Д. Двигатель приводит в движение регулирующий орган - реостат, включенный в цепь обмотки возбуждения ОБ генератора. При увеличении Ur сверх заданного значения двигатель переместит ползунок реостата так, чтобы сопротивление реостата увеличилось и напряжение, подводимое к ОБ, уменьшилось. Следствием будет уменьшение регулируемого напряжения.

В данной схеме мощности сигнала Ах оказывается недостаточно для непосредственного управления током возбуждения, поэтому и использован усилитель У. Такие системы называют системами непрямого регулирования. В маломощных системах иногда можно применить прямое регулирование, управляя исполнительным органом непосредственно от сигнала ошибки.

Принцип обратной связи широко распространен не только в технике, но и в процессах управления, осуш,ествляемьк в Уктых организмах (системы регуляции различных функции-температуры, ритма кровообращения и др.). В управлении общественными организациями этот принцип реализуется в виде проверки исполнения принятых решений и распоряжений, играющих роль управляющих воздействий.

В ряде случаев эффективно применение комбинированного регулирования по возмущению и отклонению (см. рис. 1.2, д), например компаундирование с коррекцией мощных синхронных генераторов. Комбинированные регуляторы объединяют достоинства обоих принципов - быстроту реакции на изменение возмущений и точное регулирование независимо от того, какая причина вызвала отклонение.

§ 1.3. Основные виды автоматического управления

На первом этапе развития техники управления использовался практически лишь один вид автоматического управления

- поддержание заданного постоянного значения регулируемой величины. Долгое время под системами автоматического регулирования понимался именно этот вид. Впоследствии число видов увеличивалось, и вполне вероятно, что упоминаемые ниже шесть основных их видов не исчерпывают не только возможные виды в будущем, но и существующие сегодня.

Стабилизация. Системы поддержания постоянства управляемой величины называют также системами стабилизации. Желаемый закон в них имеет вид (t) = const.

Пример системы автоматической стабилизации напряжения генератора постоянного тока был рассмотрен в § 1.2 (рис. 1.4). Если в этой схеме изъять цепочку ДН - эталонная батарея

- У - Д, го получим систему стабилизации, действующую по разомкнутому контуру. В ряде установок местного значения, где не требуется высокой точности стабилизации, такие разомкнутые схемы используют и в наши дни.

Известна важная особенность систем регулирования по отклонению: если в них использовать регуляторы, состоящие только из элементов, осуществляющих обычные аналитические преобразования, т. е. обладающих аналитическими статичес-

кими характеристиками, то регулирование по отклонению может уменьшить, но не устранить ошибку.

Рассмотрим схему с простейшими линейными преобразовательными звеньями. Уравнения статики для такой схемы м. рис. 1.2, г) будут

X = koU - г; ы = kpAx = (х - х), (1.4)

где ko, kpHk - постоянные коэффициенты, называемые соответственно коэффициентами передачи объекта, регулятора и нагрузки.

Из (1.4) получаем

x = -hh.-xo---Z,

1 + 0 ftp 1+0 fep

т. е, значение регулируемой величины х зависит от нагрузки г, уменьшаясь с ее ростом.

Регулирование, в котором установившаяся ошибка при постоянном заданном значении Xq зависит от нагрузки, назьгоа-ют статическим. Установившаяся статическая ошибка

Ал: , = Хо-л: =--х +--г. (1.5)

Выражение это громоздко, и для оценки степени зависимости статической ошибки от нагрузки г переходят к уравнениям, связывающим относительные безразмерные отклонения ф = Длг/лгщш; = Д/гдом где абсолютные значения Ах = х - Jfmlu и Аг = z - Zhom отнесены к базовым значениям, соответствующим номинальной нагрузке Zhom (рис. 1.5). Вообще статизм 6 равен относительной крутизне регулировочной характеристики х = F (z) [или ф = Ф (Л)}, т. е.

5 = ~дц>1&К. (1.6)

Если характеристика прямолинейна, то

g Афтах (*max~-mln)/-m{n (max - -iilnL [

Дах (Zhom-0)/%ом imln

Статический регулятор поддерживает постоянное значение регулируемой величины с ошибкой. Статизм - это величина относительной статической ошибки при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. В некоторых системах статическая ошибка нежелательна. Тогда переходят к регулированию, в котором она в силу тм структуры системы равна нулю. Рис. 1.5