Теоретическая часть. При построении систем автоматического управления могут быть использованы три фундаментальных принципа [5

При построении систем автоматического управления могут быть использованы три фундаментальных принципа [5, 6]:

- принцип разомкнутого регулирования;

- принцип регулирования по возмущению;

- принцип регулирования по отклонению.

Сущность принципа разомкнутого регулирования (см. рис.1) состоит в том, что управляющее воздействие u на объект управления ОУ формируется управляющим устройством УУ только на основе входного воздействия x, вырабатываемого задающим устройством ЗУ, без использования сведений о возмущающем воздействии z и о регулируемой величине y. При этом регулирование выходной величины осуществляется с помощью задающего устройства, реализующего программу изменения входной величины x.

В систему регулирования, построенную по принципу регулирования по возмущению (см. рис. 2), введено компенсирующее устройство КУ, которое формирует дополнительное воздействие на устройство управления в зависимости от возмущающего воздействия z. В результате управляющее воздействие u позволяет компенсировать влияние z на изменение регулируемой величины y.

В системе регулирования, построенной по принципу регулирования по отклонению, управляющее воздействие u формируется в зависимости от отклонения управляемой величины y относительно заданного ее значения x. Наличие дополнительной цепи обратной связи по регулируемой величине образует замкнутую цепь прохождения сигналов или замкнутый контур управления. Поэтому данный принцип называют также принципом регулирования по замкнутому контуру. Математическая модель системы регулирования скорости вращения исполнительного двигателя, построенной по принципу разомкнутого регулирования, в виде структурной схемы представлена на рис. 4.

На рис. 4 приняты следующие обозначения:

U _з – напряжение задания скорости вращения исполнительного двигателя, вырабатываемое задающим устройством;

K _у и Т _у – коэффициент передачи по напряжению и постоянная времени усилителя мощности;

U _m – максимальное выходное напряжение усилителя мощности;

R _я, L _я – сопротивление и индуктивность обмотки якоря двигателя;

i _я – ток якоря;

с _м – коэффициент момента;

c _е – коэффициент противо-ЭДС;

M _с – момент сопротивления вращению двигателя;

J – момент инерции вращающихся частей, приведенный к валу двигателя;

ω – скорость вращения двигателя.

Математическая модель системы регулирования скорости вращения исполнительного двигателя, построенной по принципу регулирования по отклонению, в виде структурной схемы представлена на рис. 5.

Как видно из рис. 5, в системе регулирования, построенной по принципу регулирования по отклонению, введена отрицательная обратная связь по скорости вращения исполнительного двигателя. Коэффициент передачи сигнала обратной связи на рис. 5 обозначен K _ос.