Системы связного и несвязного регулирования

Замкнутую систему автоматического регулирования, содержащую в себе один вход, один выход и один контур регулирования, называют одноконтурной, или одномерной. В ней один регулируемый объект и один простейший регулятор; предназначена система для регулирования одного параметра. Такая система характеризуется тем, что изменение регулируемой величины влечет за собой появление и передачу соответствующих воздействий по всем звеньям системы. Большая часть САР, рассмотренных ранее, относится к категории одноконтурных.

Системы, в которых можно выделить более одного замкнутого контура передачи воздействий, называют многоконтурными. В многоконтурную превращается одноконтурная система при введении в нее внутренних дополнительных связей. В ней два контура: основной, замкнутый через ГОС, и внутренний, замкнутый через цепь КОС. Двухконтурной является также система комбинированного регулирования одного объекта, содержащая в себе контур регулирования по отклонению регулируемой величины и контур регулирования по возмущению (см. рисунок 5.6, 5.7). При одной контролируемой величине многоконтурная система может содержать один датчик, воздействующий через один УП на несколько регулирующих элементов, каждый из которых действует на один общий объект. К многоконтурным относят также системы регулирования, содержащие в себе все элементы в единственном числе, но у которых на вход, помимо основной регулируемой величины, подается еще и вспомогательная регулируемая величина или ошибка, и системы, у которых вместе с основным управляющим воздействием используются дополнительные (например, интегралы или производные от ошибки).

В последние годы автоматизируют все более сложные технологические объекты и комплексы. При этом необходимо учитывать взаимозависимость и взаимосвязанность группы регулируемых параметров. В этих условиях следует использовать многосвязные САР, в отличие от односвязных САР одного параметра (например, при дуговой сварке, когда нужно регулировать одновременно напряжение на дуге и скорость сварки). Рассмотрим систему с одновременным регулированием тока I_д и напряжения дуги U_д (рисунок 5.14, а). Регулирование двумя отдельными (сепаратными) регуляторами, когда каждый из них независимо регулирует только но «своему» параметру х₁(t) и x₂(t), называют несвязным системами регулирования. Однако независимости регуляторов достичь трудно, ибо все они оказываются связаны через объект, так как действие одного регулятора на состояние объекта приводит к изменению всех его параметров и регулирование получается невысокого качества. В рассматриваемом случае ток и напряжение дуги связаны через источник пита­ния. Чтобы исключить взаимовлияние регуляторов, между ними вводят перекрестные связи — сепаратные каналы связи, берущие начало в одной сепаратной системе и приложенные в другой (рисунок 5.14, б).Такие системы называют системами связного регулирования (например, система кондиционирования воздуха в сварочном цехе, которая одновременно регулирует температуру и влажность).

x₁(t), x₂(t)— регулируемые величины; y₁(t), y₂(t)— регулирующие воздействия; Г₁(t), Г₂(t) — сигналы обратной связи; I_д(t), U_д(t)— ток и напряжение дуги;

Рисунок 5.14 – Функциональные схемы систем несвязного (а)и связного (б)регулирования

Многосвязные САР и одноконтурные (одномерные) можно делить по принципу действия — на системы, работающие по отклонению регулируемой величины и возмущению по целевому назначению — на системы автоматической стабилизации, программного управления и следящие; по характеру зависимостей статических ошибок регулирования от внешних воздействий — на статические и астатические. В отличие от односвязных у многосвязных систем может не быть такого строгого разграничения, ибо по отношению к воздействиям они могут относиться к разным группам.

У систем связного регулирования есть специфические особенности. Каналы связи между сепаратными регуляторами могут быть настроены так, что они будут работать не только с одним объектом совместно, но и каждый из них в состоянии управлять объектом самостоятельно, без помощи другого. Такое регулирование называют связным автономным регулированием; оно более совершенно, чем простое связное регулирование.