I.3.1. Принцип разомкнутого регулирования

Удобно рассмотреть работу системы, использующей принцип разомкнутого регулирования, на примере. Пусть в каком-либо помещении необходимо поддерживать постоянной заданное значение температуры в любое время года и суток (рис.I.2).

Θ Θ_с

Θ_з

		t

Это непростая задача, ибо на температуру помещении Θ в силу его негерметичности оказывает влияние температура окружающей среды Θ_с, которая может изменяться в широких пределах. Регулировать температуру в помещении 1 предполагается с помощью нагревательного устройства 2, которое сжигает топливо, поступающее в 2 по трубопроводу ( рис.1.3). Количество топлива, поступающего в 2 (а, значит, и температура в помещении Θ),определяется степенью перекрытии трубопровода заслонкой 3, управляемой регулятором 4.

Θ_з

3

Рис.1.3. Разомкнутая САР температуры

Температура окружающей среды Θ_с меняется во времени непредвиденным заранее образом в достаточно широком диапазоне. Однако известный обычно (или экспериментально полученный) статистический материал по осреднённой температуре окружающей среды для любого момента времени года и суток и потребное значение Θ_з

могут быть заложены в память регулятора 4. Последний, учитывая кубатуру помещения, степень его негерметичности, теплотворную способность топлива и т.п., вырабатывает сигнал на открытие или прикрытие заслонки 3, обеспечивая по возможности уменьшение величины ошибки регулирования (рассогласования)

DΘ = Θ_з – Θ.

Функциональная схема разомкнутой САР температуры представлена на рис. I.4.

Рис. I. 4. Функциональная схема разомкнутой САР температуры.

На рисунке обозначено:

z_з – требуемое значение регулируемой величины (выше было обозначено Θ_з );

z – текущее значение регулируемой величины (Θ);

f - внешнее возмущающее воздействие (Θ_с);

u – сигнал, характеризующий перемещение заслонки;

х – сигнал, характеризующий количество топлива, поступающего в нагревательное устройство;

1 – объект регулирования (помещение; сюда же для упрощения отнесено и нагревательное устройство);

2 – заслонка;

3 – регулятор.

На рис. I.4 для простоты указано только одно возмущающее воздействие (f º Θ_с), хотя в данной системе их может быть несколько (например, отличие теплотворной способности топлива от расчетной, изменение степени герметичности и др.).

Преимуществом разомкнутой системы регулирования является ее простота, однако точность регулирования весьма мала. Это именно и объясняется тем, что система разомкнута, т.е. на регулятор не поступает с выхода системы информации о регулируемой величине z º Θ. Отсюда следует, что регулятор, не располагая данными об эффективности регулирования, т.е. величине рассогласования

∆z = z₃ – z,

которая из-за наличия неучтенных возмущающих воздействий может быть весьма существенной, не сможет подкорректировать управляющий сигнал u в зависимости от величины Dz. Следовательно, разомкнутые системы управления целесообразно применять тогда, когда возмущающие воздействия незначительны, а требования к точности регулирования невысоки.