Файл: Аграчев, Г. С. Основы автоматического управления учебник для высших военных командных учебных заведений Войск ПВО страны.pdf

Необходимость иметь полную начальную информацию при­ суща широкому и наиболее разработанному классу автомати­ ческих систем, которые называ стся системами без самоприспосаблпвания (см. рис. 1.3).

Для построения и нормального функционирования некото­ рых систем управления требуется знание лишь части начальных сведении об управляемом процессе. Необходимую для этих си­ стем начальную информацию называют неполной начальной информацией.

Автоматические системы с неполной начальной информа­ цией образуют новый, быстро развивающийся класс самопрмспосабливающпхся систем.

В самостоятельный широкий класс автоматических систем выделены игровые системы.

Вторым основным классификационным признаком является характер алгоритма управления. При классификации по этому

информации системы без самоприспосабливания делятся на два широких подкласса:

—АС с замкнутой цепью воздействий, использующие прин­ цип отклонений (замкнутые АС);

—АС с разомкнутой цепью воздействий (разомкнутые АС). Довольно часто используются автоматические системы, соче­

тающие оба принципа управления. Такие системы получили название комбинированных.

В замкнутых автоматических системах, использующих прин­ цип отклонения, входными воздействиями для управляющего устройства являются как внешние, так и контрольные воздей­ ствия, а рабочей информацией служат отклонения регулиру­ емых величин от заданных значений. В разомкнутых системах входными воздействиями управляющего устройства являются только внешние воздействия, отсутствует цепь главной обрат­ ной связи, связывающая выход системы с ее входом. В этих системах отсутствует рабочая информация об управляемом объекте и может существовать лишь текущая информация о внешних воздействиях.

Замкнутые автоматические системы по характеру алгоритма функционирования делятся на три группы: стабилизирующие, программные, следящие, а разомкнутые системы — на две группы: стабилизирующие и программные.

14

Стабилизирующей называется автоматическая система, алгоритм функционирования которой содержит предписание поддерживать управляемую величину постоянной при воздей­ ствии на систему различных внешних воздействий.

Входные воздействия в стабилизирующих системах пред­ ставляют собой постоянные величины x(t) = const.

Примером стабилизирующей системы может служить автопилот, предна­ значенный для автоматического управления полетом самолета, управляемых ракет и т. д. В состав автопилота входят системы стабилизации курса, тан­ гажа п крена. Все эти системы по конструкции примерно одинаковы. Тик как

как известно, стремится сохранить приданное ей направление в пространстве. Ось гироскопа соединяется с ползунком потенциометра 2. Корпус потенцио­ метра механически жестко связан с корпусом самолета, а сам потенциометр электрически включен в схему моста, сбалансированного при среднем поло­ жении ползунка. При движении самолета точно по заданному курсу напря­ жение на измерительной диагонали моста Uz будет равно нулю, на последу­ ющие элементы системы сигналы не поступают, привод руля поворота будет неподвижен.

15

усилителя (.МУ) о п ьлсктромашшшого усилителя (Э.МУ) 5. Так как обмот­ ки возбуждения Э.МУ должны питаться постоянным током, а выход магнит­ ного усилителя обычно па переменном токе, то между ними помещается фазочувствптельный выпрямитель (ФЧВ) 4.

Усиленный МУ и ЭМУ сигнал рассогласования подается па исполнитель­ ный двигатель (11Д) 6, который через редуктор (Р) 7 поворачивает руль поворота 8 на угол б. Встречный поток воздуха создает момент руля, повора­ чивая самолет относительно центра массы, в результате чего самолет выхо­ дит иа заданный курс. При этом одновременно поворачивается корпус потен­ циометра 2, устраняя рассогласование (главная отрицательная обратная связь).

Программной называется автоматическая система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять

программе достигается добавлением к стабилизирующей систе­ ме дополнительного программного устройства (задающего бло­ ка), изменяющего входное воздействие по заданному закону (например, изменяя положение оси гироскопа в автопилоте при стабилизации курса самолета). К программным системам мож­ но отнести системы, обеспечивающие полет на начальном участ­ ке самолетов-снарядов, баллистических ракет, искусственных спутников и т. д.

Следящей называется автоматическая система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в зависимости от значения неизвестной заранее переменной величины на входе автоматической си­ стемы.

В настоящее время во многих областях техники использует­ ся большое количество самых разнообразных автоматических систем, основанных на принципе действия следящих систем. К следящим системам в первую очередь относятся синхронноследяшие системы, изменяющие угол поворота следящего (при­ емного) вала в зависимости - от угла поворота задающего (командного) вала. По принципу следящей системы работаю! радиолокационные системы сопровождения цели, системы управления пусковыми установками зенитных ракет, автодаль­ номеры, многие счетно-решающие приборы, усилители с отри­ цательной обратной связью и т. д.

В качестве примера следящей системы рассмотрим систему управления вращением по азимуту пусковой установки зенитной ракеты, схема которой приведена на рис 1.5. Система включает сельсинную пару (сельспн-дат- чик СД и сельснн-приемиик СП), фазовый детектор ФД, корректирующую цепочку /?i, С, электромашинный усилитель мощности ЭМУ, приводной двигатель Дв, редуктор Р и объект управления ОУ (пусковую установку).

РЛС автоматически сопровождает цель по угловым координатам. На одной огневой позиции с РЛС находятся пусковые установки ракет, иапр.’.з- ляющие которых должны занимать угловые положения, соответствующие

16

угловому положению антенны РЛС (с учетом базы). Для согласованного поворота направляющих ПУ с угловыми перемещениями антенны РЛС при­

Принцип работы системы состоит в следующем. С входным залом систе­ мы (валом, вращающим антенну, например, по азимуту) 'связана ось ротора

•сельсин-датчика'СД, а'с выходным валом (валом, вращающим ПУ по азиму­ ту) — ось ротора сельсин-приемника СП.

Напряжение {/ст , снимаемое со статорной обмотки сельсин-приемника

(работающего в режиме сельсин-трансформатора), пропорционально раз­ ности угловых положений входного вала ‘а и выходного вала [3:

Uqт = ^сг (“ — ?) = ^ст

где кс г — коэффициент преобразования.

Таким образом, с помощью сельсинной пары измеряется угол рассогла­ сования 0 между входным и выходным валами системы 0 = ( а — 13).

Фазовый детектор преобразует переменное напряжение б/ст в напряже­

усилителя мощности и далее на исполнительный двигатель.

Если |3=р2, то £/с г =0, напряжение на выходе усилителя мощности

приведет во вращение исполнительный двигатель, который через .редуктор будет поворачивать направляющую ПУ. Двигатель включается таким обра­ зом, чтобы направляющая ПУ поворачивалась в сторону, соответствующую уменьшению б/ст . При £/с т = 0 (т. е при 0 = 0 или я=(3) двигатель остано­

вится. Таким образом, система обеспечивает поворот направляющей ПУ, соответствующий повороту антенны РЛС. Система обеспечивает автоматиче­ ское слежение направляющей ПУ за положением антенны РЛС (т. е. за положением цели в пространстве).

В разомкнутыхавтоматических системах для компенсации влияния внешних воздействий используется метод компенсации или принцип регулирования и управления по возмущению (например, принцип компаундирования Понселе — Чиколева).

5 махчно •

Этот принцип основан на измерении внешних воздействий и компенсации их. В этих системах в качестве рабочей информа­ ции используются значения внешних воздействий, влияние ко­ торых необходимо компенсировать. На практике обычно не удается компенсировать влияние иа управляемую величину всех внешних воздействий. Поэтому компенсируются лишь внешние воздействия, наиболее резко влияющие иа управля­ емую величину и вызывающие значительные ее отклонения от заданного значения.

Например, в системе стабилизации скорости вращения двигателя основ­ ным возмущающим воздействием является изменение момента нагрузки Л'/,,. Скомпенсировать влияние изменения момента нагрузки М н можно путем измерения этого момента и подачи величины, пропорциональной ему, па вход системы (рис. 1.6).

дополнительную последовательную обмотку возбуждения (ОБ) генератора Г.

Рнс. 1.6

С увеличением, например, момента нагрузки Мн якорь двигателя (Д/ будет тормозиться. Это приведет к увеличению тока якоря и ампер-витков дополнительной обмотки возбуждения и, следовательно, к увеличению напря­ жения па зажимах генератора. Увеличение напряжения на зажимах генера­ тора приведет к увеличению скорости вращения двигателя и скомпенсирует влияние изменения момента нагрузки.

За счет подбора параметров элементов компенсации можно почти пол­

ностью скомпенсировать влияние данного возмущения на управляемую величину.

Недостатком систем компенсации является то, что они устраняют влияние только основных возмущающих воздей­ ствий, вследствие чего имеют лишь частное применение.

Довольно часто в практике применяются комбинирован­ ные АС, в которых принцип компенсации используется в соче­ тании с принципом управления по отклонению.

Комбинированные системы являются наиболее совершенны­ ми автоматическими системами, отличающимися высокой точ­ ностью.

В комбинированных системах принцип компенсации устра­ няет составляющую ошибки по основному внешнему воздейст­ вию, а обратная связь устраняет ошибки, вызываемые осталь­ ными внешними воздействиями.

18