Генератор напряжения

Принципиальная схема генератора показана на рис.2

Рис. 2

При постоянных U_н, R_н имеем U_н=const.

Однако при изменении нагрузки напряжение U_н изменяется. Соответствующие зависимости имеют вид:

Пусть, например, R_н увеличилось. Тогда U_н при неизменных U_в, R_в также увеличивается (см.рис.3). Однако, если R_н вернется к прежнему значению, то и величина U_н вернется к прежнему значению.

Рис.3

Объекты, обладающие свойством возвращатся к прежнему состоянию после устранения причин, вызвавших изменения этого состояния, называются устойчивыми. В принципе, они могут работать и без регуляторов. Однако и в таких объектах применение управляющих устройств (регуляторов) может существенно улучшить их свойства.

Движение корабля.

Рис.4.

Величина φ определяет курс корабля (см. рис.4). Предположим что возникает возмущающий момент, изменяющий курс корабля, при этом руль (регулирующий орган) своего положения не изменяет. Из-за возмущающего момента курс начинает изменятся. После устранения возмущения курс перестает изменяться, но к прежнему значению он не возвращается, новое его значение зависит от времени действия возмущающегося момента (см. рис. 5)

Рис.5.

Такие объекты называют нейтральными. Нейтральный объект не может обеспечить требуемый режим работы без управляющего устройства (регулятора).

Некоторые объекты – ядерный реактор, самолет в режиме штопора – таковы что изменения их входных величин (мощности, скорости и т.п.) после устранения возмущений не остаются постоянными, но возрастают с течением времени. Эти объекты можно назвать неустойчивыми. Неустойчивые объекты принципиально не могут работать без управляющего устройства.

Таким образом, чтобы обеспечить нормальный рабочий режим необходимо в зависимости от отклонений рабочего режима от заданного воздействовать на регулирующий орган так, чтобы ликвидировать эти отклонения.

Объект, которым управляют, называется объектом управления (ОУ). Величины, характеризующие протекающие в ОУ процессы, т.е. величины, которые нужно поддерживать постоянными или изменять их по некоторому, называются управляемыми или регулируемыми величинами.

Совокупность объекта управления и управляющего устройства образует систему автоматического управления (САУ).

Объекты управления различны по своему назначению и по физическому содержанию (электрические, гидравлические и т.д.). Соответственно конкретные управляющие устройства будут различными для разных объектов управления. Однако формирование таких устройств, формирование процессов управления различными объектами основывается на общих законах и правилах. Изучением таких общих законов и правил и занимается теория автоматического управления. Иначе говоря ТАУ изучает принципы и методы построения систем автоматического управления относительно к их физическому содержанию.

Краткий очерк развития ТАУ.

Задача создания автоматических регуляторов возникла сразу после появления относительно сложных технических устройств. Таковыми оказались паровые машины. В 1765 году И.И. Ползунов изобрел регулятор,

поддерживающий постоянство уровня воды в котле паровой машины. Принципиальная схема регулирования показана на рис.6.

Рис.6.

Регулируемой величиной является уровень воды в топке H.

Причиной, вызывающей отклонения уровня от требуемого значения, является изменение величины отбора пара.

В 1784 Д. Уатт изобрел автоматический регулятор скорости вращения вала паровой машины (см.рис.7).

Рис.7.

При увеличении скорости ω величина x уменьшается, заслонка прикрывается, что ведет к уменьшению количества поступающего в машину пара и уменьшению начавшей возрастать скорости. Аналогичная картина будет наблюдаться при уменьшении угловой скорости ω.

Теория автоматического управления была заложена в 19 веке работами ученых ряда стран. Среди них можно выделить работы русского математика И.В. Вышнеградского “Об общей теории регуляторов “ и “О регуляторах не прямого действия “. Выдающую роль в развитии ТАУ сыграл А.М. Ляпунов, работы которого по устойчивости движения определили многие направления ее развития.

Активное развитие ТАУ начинается с 30-х годов 20в. Период до конца 50-х годов можно назвать классическим – в это время формируется окончательно та ее часть, которая рассматривается в нашем курсе.

Крупными учеными, внесшими большой вклад в развитие ТАУ явились А.А. Андронов, Я.З. Цыпкин, А.А. Фельдбаум, А.М. Лешов, Е.П.Попов, Б.Н. Петров и др. Крупнейшими центрами развития ТАУ явились Институт проблем управления, МВТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ и др.

Период с начала 60-х годов можно назвать современным. Это время, когда создается теория сложных систем, одновременно управляющих несколькими величинами, теория дискретных систем, управляемых ЦВМ, адаптивных систем, систем с искусственным интеллектом, использующие сложные алгоритмы идентификации и оценивания и т.п.

Дата добавления: 2014-01-03