Принцип управления по возмущению (принцип компенсации).
Принцип компенсации предложен в 1830 г. французским ученым Понселе (Jean-Victor Poncelet) для компенсации влияния момента сопротивления на валу паровой машины и носит его имя. Иногда употребляют название «принцип Понселе-Чиколева» в честь русского инженера электротехника В.Н. Чиколева, который впервые использовал этот принцип в практических конструкциях. Если возмущающие воздействия в САУ велики, то для повышения точности разомкнутой системы на основе полученных данных о величине возмущений в алгоритм управления вводятся коррективы, компенсирующие влияние этих возмущений. В этом случае вся информация о действующих возмущениях непрерывно поступает на управляющее устройство и учитывается при выработке алгоритма управления.
Достоинством этой САУ является высокое быстродействие, так как система реагирует на изменение возмущения еще до того, как эти изменения вызовут изменения управляемой величины.
Недостатками являются:
– нечувствительность САУ ко всем возмущающим воздействиям, кроме измеряемого, вследствие чего точность управления может снижаться до недопустимых значений;
– необходимость предварительного определения точного количественного закона взаимодействия возмущающего воздействия с управляемой величиной.
На рис. 2.6 показана функциональная схема САУ с компенсацией, где дополнительное воздействие обозначено u1(t). Для измерения возмущающего воздействия используется компенсатор К.
|
Для технической реализации этого принципа в состав системы входят устройства, позволяющие измерять возмущающие воздействия и устройства, предназначенные для создания управляющего воздействия на объект управления, то есть должен входить чувствительный и исполнительный элементы. Правильно спроектированная система по возмущению должна обеспечивать инвариантность управляемой величины от возмущающего воздействия.
Например, пусть для разомкнутой системы управления температурой в камере, приведенной на рисунке 2.4, основным влияющим возмущением является внешняя температура Тнар.. Изменение этого возмущения приводит к отклонению управляемой величины Твн. (температуры внутри камеры) за пределы допустимого значения. В этом случае система разомкнутого управления не обеспечивает решение поставленной перед ней задачи и поэтому необходимо строить такую систему по принципу управления по возмущению (по принципу компенсации). Для построения такой системы необходимо выбрать чувствительный элемент, реагирующий на изменение внешнего возмущения и исполнительное устройство, осуществляющее компенсацию внешнего возмущения. Для приведенной схемы можно придумать множество чувствительных и исполнительных элементов компенсирующих влияние изменения внешней температуры Тнар. В нашем случае, наиболее простое устройство можно создать на базе устройства с биметаллической пластиной БП. Такое устройство позволяет конструктивно объединить чувствительный элемент, исполнительное устройство и создать систему управления по возмущению. На рисунке 2.7. представлена схема реализации такой САУ по возмущению.
Рис. 2.7 – Система автоматического управления по возмущению
Как и в системе разомкнутого управления, при вращении кулачка КМ, толкатель перемещает движок потенциометра П и ток в цепи нагревательного НЭ изменяется по закону заданному кулачковым механизмом КМ. На объект управления действует возмущение, внешняя температура Тнар, которая, при разомкнутом управлении, отклоняет управляемую величину (температуру внутри камеры) от заданного значения. В связи с тем, что в САУ введена система компенсации внешнего возмущения то при изменении внешней температуры чувствительный элемент (биметаллическая пластина БМ) прогибается и перемещает движок потенциометра в сторону компенсации температуры в камере от действия внешнего возмущения.