Структурная схема системы автоматического регулирования одной величины.

Взаимодействие элементов системы принято изображать с помощью структурных схем, на которых элементы показываются простыми геометрическими фигурами, а связи между ними - соединительными линиями со стрелками, показывающими направление передачи сигнала.

Рис. 2.1. Элемент системы автоматического регулирования с одной входной и одной выходной величинами.

В любом элементе системы (рис. 2.2) можно выделить т физических величин (переменных), воздействующих на этот элемент и называемых входными величинами х_вх1,х_вх2,…,х_вхm (группа входных величин ).

 На выходе элемента имеется n величин x_вых1, x_вых2,…, x_выхn, характеризующих результаты протекающих в нем процессов и называемых выходными величинами (на рис 2.2 группа выходных величин ).

Рис. 2.2. Элемент системы автоматического регулирования с несколькими входными и выходными величинами.

Каждая входная величина воздействует на одну или несколько выходных величин; в общем случае . В простейших случаях элемент имеет одну входную и одну выходную величины (рис.2.1) и значение х_вых полностью определяется значением х_вх.

Обычно через данный элемент существует однонаправленность воз­действия (элемент обладает детектирующими свойствами), т.е. х_вх оказывает влияние на х_вых, но не наоборот. В более сложных случаях выходная величина элемента х_вых может оказывать обратное воздействие на его вход. При этом говорят о наличии обратной связи, которая на структурной схеме (рис. 2.3) представлена элементом обратной связи (ОС).

Рис 2.3. Элементы системы автоматического регулирования с обратной связью.

Обратная связь называется положительной, если ее введение увеличивает значение выходной величины х_вых (по сравнению со значением х_вых без обратной связи) и отрицательной, если уменьшает значение х_вых. При положительной обратной связи выходная величина элемента обратной связи х_о.с. суммируется с входной величиной х_вх, при отрицательной – вычитается. Таким образом, входная величина основного элемента при введении обратной связи:

На рисунках 2.4.-2.6. показаны структурные схемы простейшего объекта регулирования и регулятора.

Рис. 2.4. Структурная схема объекта регулирования с несколькими  входными величинами

На вход объекта регулирования (рис 2.4) поступают два типа величин х_вх:

- внешние возмущающие воздействия (возмущения) z;

- и регулирующие (управляющие) воздействия у.

Возмущающими называются воздействия, которые выводят объект из состояния равновесия, т.е. нарушают его материальный или энергетический баланс.

Регулирующие (управляющие) воздействия представляют собой воздействия, восстанавливающие прежнее равновесие объекта или переводящие его в новое состояние равновесия.

 В технических объектах и возмущающие, и регулирующие воздействия сводятся к изменению подачи (отвода) вещества или энергии, только первые возникают стихийно, вторые осуществляются целенаправленно. Совершенно очевидно, что для осуществления регулирующих воздействий требуются соответствующие ресурсы вещества или энергии, без которых управление невозможно.

Выходная величина объекта х характеризует состояние объекта и называется регулируемой (управляемой) величиной (в общем случае объект регулирования имеет много входных и выходных величин – многомерный объект, как на рис 2.2).

Таким образом, на вход объекта поступают два типа входных величин z и y, действующих по разным каналам.

В простейших случаях, когда и возмущающее z=у_В, и регулирующее y воздействия осуществляется по одному каналу, объект регулирования можно свести к элементу с одной входной (y₁= y+у_В) и одной выходной величиной (рис.2.5.), называемому одномерным объектом.