Существует чрезвычайно большое разнообразие автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми ра.зличными физическими процессами во всех областях техники. В этих системах сочетаются весьма разнообразные по ко1гструкции механические, электрические и другие устройства, составляя, в обп1ем, сложный комплекс взаимодействующих друг с другом звеньев.

Примерами автоматических систем могут служить:

а) авто.мат включения освещения, в которо.м имеется фотоэлемент, реагирующий на силу дневного света, и специальное устройство для включения освещения, срабатывающее от оиределеипого сигнала фотоэлемента;

б) авто.мат, выбрасывающий какие-либо предметы (билеты, шоколад) при опускании в него определенной комбинации монет;

в) автоматический регулятор скорости вращения двигателя, поддерживающий постоянную угловую скорость двигателя независимо от внешней нагрузки (аначогичпо - регуляторы температуры, давления, напряжения, частоты и пр.);

г) автопилот, поллерживаюпп1Й определенный курс и высоту полета самолета без помощи летчика;

д) следящая систе.ма, па выходе которой с определенной точностью воспроизводится произвольное во времени изменение какой-нибудь величины, поданной па вход;

е) система са.моиаведепия снаряда на цель и пр.

Все эти и им подобные автоматические системы можно ра.зделить на два больших класса:

1) авто.маты, выполняющие определенного рода одноразовые или мно1-оразовые операции; сюда относятся, напри.мер, автомат включения освещения, билетный автомат и т. п.;

2) автоматические системы, которые в течение длительного времени нужным образом из.мепяют (или поддерживают пеизменны.ми) какие-либо физические величины (координаты движущегося объекта, скорость движения, :-)лект-

рическое напряжение, частоту, те\Н1е1)атуру, давление, громкость звука и нр.) в том или ином управляемом процессе. Сюда относятся автоматические регуляторы, следящие системы, автогшлоты, системы самопаведештя и т.п.

В данной книге будут рассматриваться только авто.матические системы второго класса. Эти последние делятся в свою очередь на незамкнутые и замкнутые автоматические системы.

Общая схема незамкнутой системы в двух вариантах представлена на рис. 1.1, а и б. Это - простейшие схе.мы управления: полуавтоматические, когда источником воздействия является человек, и автоматические, если исгоч1гиком воздействия является измене1Ц1е каких-либо впепщих условий, в которых работает данная система (температура или давление окружатощсй среды, электрический ток, осветсшгость, изменение частоты и т. п.).

Схема, показанная на рис. 1.1,6, отличается от cxcnHjI па рис. 1.1, а тем, что кроме органов управления имеются еще контрольные приборы, которые дают возможность наблюдать за протеканием процесса в управляемом объекте.

Характерным для незамкнутой систел1ы является то, что процесс работы системы не зависит неносредствснмо от результата се воздействия на управляемый объект, т. е. в пей отсутствует обратная связь.

Естественным дальнейшим усовершенствованием автоматической систе.мы является замыкание ее выхода со входом таким образом, чтобы контрольные приборы, измерив некоторые величиШ)!, характеризующие определенный процесс в унравляе-.мом объекте, са.ми служили бы одновре.менпо и источнико.м во.здействня на систему, [фичем величина этого воздействия зависела бы от того, насколько отличаются измеренные ве;цчины на уиравляс.мо.м объекте от требуемых значений

Таким образо.м, возникает замкнутая автоматическая система. В наиболее компактной форме она представлена на рис. 1.2. Характерной особенностью этой систе.мы является наличие обратной связи, благодаря которой инфор.мация о состоянии управляемого объекта передается в управляющее устройство.

Очевидно, что в замкнутой автоматической системе имеется полная взаи.моза-виси.мость работы всех звеньев друг от друга. Протекаште всех процессов в замкнутой системе коренным образом отличается от процессов в неза.мкнутой системе. Замкнутая система совершенно по другому реагирует па внешние возмущающие воздействия. Различные ценные свойства за.мкнутых автоматических систем делают их

Источник воздействия

Источник

воздействия

Промежуточные устройства

Промежуточные устройства

Управляемый объект

Исполнительный орган

Контрольный объект

Промежуточные устройства

Измерение результата управления

BiieiiHiee возмущающее воздействие /(О

Задаю1нее воздействие (настройка)

Управляющее воздействие Рис. 1.2

неза.менимы.ми во многих случаях, когда требуется точность и быстродействие управления.

Введе.м o6iityio терминологию для автоматических систем, изобразив общую схему в виде рис. 1.3.

Агрегат 7, в котором происходит подлежащий управлению процесс, называется управляемым объектом. Для краткости будем говорить просто объект. Примерами объектов могут служить са.молет, ракета, ядерный реактор, холодильник и др. Величина г/(0, которой необходимо в этом объекте управлять, т. е. поддерживать постоянной или изменять по некоторой програ.мме, называется управляемой величиной. Это могут быть углы тангажа, крена и рыскания летательных аппаратов, температура в реакторе или холодильнике, скорость вращения двигателя и т. д. Велич1И1а§(г), значения которой должна поддерживать или воспроизводить управляемая величина, называется задающим воздействием. Разность между заданным и фактическим значепиялп! управляемой величины называется рассогласованием, или ошибкой системы. Воздействие f{t), вызывающее нежелательной изменение управляемой величины, называется возмущающим воздействием, или возмущением (порывы ветра, изменение температуры окружаюп1ей среды и др.).

Устройство, предназначенное для выполнения задачи управления, называется управляющим устройством. 11а рис. 1.3 оно разбито на ряд звеньев. Измерительное устройство 8 измеряет фактическое значение управляемой величины. Результато.м измерения является величина z{t). Задающее устройство 1 преобра.зует задающее во,здействие(г:) в величину h(t) той же физической природы, что и z{t). Сравниваю-

h{t) x(t)

, 2 z(t)

u{t)

y{t)

Управляемый объект

Местная обратная связь Главная обратная связь -~~8~\*-