75426

Регулятор і система регулювання

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Регулятори: перервні аналогові цифрові. Регулятори: первинні аналогові цифрові Регулятори неперервної дії аналогові змінюють значення регульовальної координати об’єкту неперервним чином тобто ця координата може приймати будьякі значення з усього можливого діапазону. Неперервні регулятори будуються як правило з електронних операційних підсилювачів. Реулятори дискретної дії цифрові змінюють значення регульованої координати об’єкту так само як і регулятори первинної дії але в них зміна величини відбувається лише в певні моменти...

Украинкский

2015-01-12

7.58 MB

1 чел.

ЛЕКЦІЯ 23

Регулятор і система регулювання.

Регулятори: перервні, аналогові, цифрові. Квантування і опитування сигналів.

Регулятори: первинні, аналогові, цифрові

Регулятори неперервної дії (аналогові) змінюють значення регульовальної  координати об’єкту неперервним чином, тобто ця координата може приймати будь-які значення з усього можливого діапазону. Неперервні регулятори будуються, як правило, з електронних операційних підсилювачів.

Реулятори дискретної дії (цифрові) змінюють значення регульованої координати об’єкту так само, як і регулятори первинної дії, але в них зміна величини відбувається лише в певні моменти часу, а її дискретизація є настільки точною, що об’єкт цього практично не відчуває. Такі регулятори створюють на основі мікропроцесорних або комп’ютерних систем.

 Первинні регулятори. Релейні регулятори мають два значення вихідного сигналу (рис. 23.1).

Рис.23.1. Дворівневий регулятор

Типовим прикладом їх застосування може бути система регулювання температури. Біметалевий сенсор, елемент, що порівнює задане значення температури з дійсним, а також виконавчий перемикач – все це об’єднане в одне ціле (рис. 23.2).

Рис.23.2. Біметалевий регулятор

Якщо температура збільшиться понад задане значення, то біметалева пластина від нагрівання вигинається (вимірювання дійсного значення температури) і розмикає коло живлення нагрівного елементу (виконавча дія). Якщо ж температура менша від заданого значення, то біметалева пластина, випрямлюючись, вимикає коло живлення вимикача. Щоб при замиканні – розмиканні контакту не виникла дуга, постійний магніт, який притягує біметалеву пластину, забезпечує швидке, стрибкоподібне розмикання – замикання контакту лише після перевищення певного порогу температури відносно заданої. Тому в даній системі значення температури при замиканні та розмиканні електричного кола дещо відрізняються

(зона нечутливості) (рис. 23.3).

Рис.23.3. Регулювання температури за допомогою двохпозиційного регулятора

Крім регулювання температури, релейні регулятори використовуються в системах регулювання тиску а також рівня наповнення резервуара.

Квантування і опитування сигналів.

Якщо координати процесу мають неперервний (аналоговий) характер, то перед введенням в комп’ютер їх потрібно перевести у цифрову, дискретну форму (рис. 23.4).

Це перша особливість систем цифрового керування. В комп’ютері приймається дуже мале значення дискети (рівня квантування), але воно вносить деяку неточність в систему регулювання. Величина цієї дискети має бути вибрана набагато меншою від допустимої похибки визначення положення (бажаної точності механізму). В протилежному випадку виникатимуть, особливо при малих швидкостях та в залежності від періоду опитування, помилки відліку, а від них відповідно великі значення похибки положення.

Рис.23.4. Квантування аналогового сигналу за рівнем і в часі

Другою особливістю системи цифрового керування є квантування в часі. Комп’ютер зчитує вхідну інформацію лише у визначенні, рівновіддалені моменти часу, наприклад, кожні 10 мс. Тобто відбувається дискретизація часу. Це обумовлене циклічністю перетворення даних, яким визначається період квантування – проміжок часу, на якому повторюється цикл роботи програми регулятора.

Сигнал в дискретній формі є тим ближчий до його дійсного неперервного значення і за величиною, і за часом, чим вищою є частота опитування і чим довше слово в перетворювачі АЦП, тобто чим меншим є час квантування.

Частота опитування залежить від швидкості сприйняття і перетворення інформації комп’ютером, від використовуваних алгоритмів регулювання та інших обчислювальних задач, які виконує комп’ютер,а також від кількості обслуговуваних систем цифрового керування.

Опитування разом з проміжним запам’ятовуванням призводить до зміщення в часі (час запізнення) первинного сигналу в середньому на половину періоду квантування (рис. 5). Це зміщення не є бажаним, (так само як і зсув фази), бо воно, як і ланка запізнення, підвищує схильність системи до виникнення коливань.

Рис.23.5. Схема перетворення сигналів в комп’ютері


Типи регуляторів. Закони регулювання  

Класифікація систем автоматичного регулювання (САР) приведена в табл. 1

1 За призначенням алгоритму зміни задаючої дії (або по вигляду виконуваних функцій)

Що стабілізує

Підтримує регульований параметр на постійному значенні заданої точки. X=SP=const

Програмна

Змінює регульовану величину відповідно до функції завдання в часі - програмні задатчики. SP=F[SPprog(t)]

Слідкуюча

Завдання полягає в тому, щоб зміни регульованої величини стежили за змінами іншого параметра. X=var

З управлінням від ПЕВМ

Змінює регульовану величину залежно від наперед невідомої величини заданої точки. Значення завдання регулятору формується по інтерфейсу. X=var

2 По кількості контурів регулювання

Одно контурні

Що містять один контур регулювання

Багатоконтурні

Декілька контурів регулювання, що містять (в т.ч. каскадні регулятори, регулятори обмеження)

3 По кількості регульованих технологічних параметрів

Однокомпонентні

Системи з однією регульованою величиною

Багатокомпонентні незв'язані

Системи з декількома регульованими величинами. Регулятори безпосередньо не зв'язані і можуть взаємодіяти тільки через загальний для них об’єкт регулювання

Багатокомпонентні зв'язані

Системи з декількома регульованими величинами. Регулятори різних параметрів одного або декількох об’єктів зв'язані між собою:

• Регулятори  із статичною і динамічною корекцією параметра або заданої точки

• Регулятори співвідношення декількох параметрів з постійним або керованим коефіцієнтом співвідношення

• Каскадні регулятори

• Регулятори обмеження (з  макс. або мін. обмеженням)

4 По своєму функціональному призначенню

Спеціалізовані

САР температури, тиску, витрати, рівня, об’єму і ін.

Універсальні

З нормованими вхідними і вихідними сигналами і придатні для управління різними параметрами

5 За законом регулювання або логіці роботи контура регулювання

Двохпозиційний

Трьохпозиційний

П,ПІ,ПІД-регулятор

ШІМ-регулятор

Адаптивні

Самоналагоджувальні, автонастроюються набудовуються,налаштовуються

Оптимальні

Що використовують оптимальний закон регулювання

6 По характеру  використовуваних для управління сигналів (по роду дії)

Безперервні

Аналогові сигнали (струм, напруга). Окремий випадок - вихідний сигнал ШІМ  регулятора (здискретним виходом)

Дискретні

Релейні, імпульсні, цифрові. Вихідні пристрої  - механічне реле, твердотільне реле, симістор, тиристор, транзисторний ключ, інтерфейс

7 По характеру математичних співвідношень

Лінійні

Для яких справедливий принцип суперпозиції (див. прим.1)

Нелінійні

Для яких не справедливий принцип суперпозиції (див. прим.1)

8 По вигляду  використовуваній для регулювання енергії

Електричні

В т.ч. електронні

Пневматичні

Мембранні, поршневі, лопатеві

Гідравлічні

Механічні

Комбіновані

Електропневматичні, пневмо-, електромеханічні

9 За принципом регулювання

По розузгодженню

По відхиленню

По відхиленню

Комбіновані

10 По напряму дії

Прямі

Регулятори  прямої (нормального) дії

Зворотні

Регулятори  зворотної (реверсивного) дії

11 За принципом дії

Прямої дії

Не використовують зовнішню енергію, а використовують енергію самого об’єкта управління (регулятори  тиску)

Непрямої дії

Для роботи потрібне зовнішнє джерело енергії


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21802. Принятие решений в условиях нестохастической неопределенности 116.5 KB
  Критерий среднего выигрыша. Данный критерий предполагает задание вероятностей состояния обстановки . Эффективность системы оценивается как среднее ожидаемое значение МОЖ оценок эффективности по всем состояниям обстановки оптимальной системе будет соответствовать эффективность Критерий Лапласа. Критерий Лапласа – частный случай критерия среднего выигрыша.
21803. Модели основных функций организационно-технического управления 190 KB
  Центральными понятиями в теории принятия решений являются: универсальное множество вариантов альтернатив из которых осуществляется выбор; предъявление множество альтернатив предъявленных для выбора ; множество выбранных альтернатив в частности одна ; С принцип выбора функция выбора правило по которому осуществляется выбор наилучшей альтернативы . Функция выбора может задаваться поэлементно или в виде графика какойлибо зависимости или как целостное множество удовлетворяющее некоторым условиям. Часто в задачах принятия...
21804. Оценка сложных систем в условиях риска на основе функции полезности 105 KB
  В этом случае целесообразно использовать аксиоматический подход к оценке систем на основе теории полезности. Эффективность систем в вероятностных операциях находится через математическое ожидание функции полезности на множестве исходов . все компоненты векторного критерия на основе предпочтений ЛПР преобразуются в функции полезности компонентов и лишь затем осуществляется свертывание.
21805. Принципы и структура системного анализа 106.5 KB
  Специфической особенностью методики системного анализа является то что она должна опираться на понятие системы и использовать закономерности построения функционирования и развития систем. Общим для всех методик системного анализа является определение закона функционирования системы формирование вариантов структуры системы нескольких альтернативных алгоритмов реализующих заданный закон функционирования и выбор наилучшего варианта осуществляемого путем решения задач декомпозиции анализа исследуемой системы и синтез системы снимающей...
21806. Роль и место теории принятия решений в структуре подготовки специалиста 76 KB
  1 Роль и место теории принятия решений в структуре подготовки специалиста Общие свойства управления исследуются в кибернетике см. Проблемы управления техническими системами без участия человека – в теории автоматического управления ТАУ. Особенности управления в социальноэкономических системах изучаются в рамках менеджмента управление в современных организационно технических системах предмет настоящей дисциплины – в теории автоматизированных систем управления АСУ. Системный анализ наиболее конструктивное направление используемое...
21807. Основы построения автоматизированных систем управления 71.5 KB
  Рисунок 1 Блоксхема системы управления СУ Источником информации является объект управления ОУ посылающий по каналу связи информацию в своем состоянии. Управляющая система УС в зависимости от количества и содержания информации об объекте управления вырабатывает решение о воздействии на него. В реально функционирующих СУ на все элементы воздействует среда внося свои коррективы как в количество информации так и в качество. Основными группами функций являются: функции принятия решений функции преобразования содержания информации ...
21808. Концептуальные понятия теории систем и системного анализа 124.5 KB
  Основными задачами системного анализа являются: задача декомпозиции – представление систем из подсистем состоящих из элементов; задача анализа – определение свойств систем или окружающей среды определение закона преобразования информации описывающего поведение системы; задача синтеза – по описанию закона преобразования информации построить систему.1 – Понятие системы Множество элементов А системы S можно описать в виде: где i=ый элемент системы: число элементов в системе.2 Элемент системы Отсюда систему можно...
21809. Методы качественного оценивания систем 38 KB
  Качественные методы используются на начальных этапах системного анализа если реальная система не может быть описана в количественных характеристиках отсутствуют закономерности систем в виде аналитических зависимостей. Количественные методы используются на последующих этапах моделирования для количественного анализа вариантов системы. Во всех методах смысл задачи оценивания состоит в сопоставлении рассматриваемой системе альтернативе вектора из критериального пространства Km координаты точек которого рассматриваются как оценки по...
21810. Модели основных функций организационно-технического управления 337 KB
  2 Модель функции контроля Задача контроля объекта управления включает решение трех частных задач: задачи наблюдения классификации и идентификации распознавания образов. Определенные заранее такие агрегированные состояния играют роль своеобразных эталонов для распознавания реальных состояний объекта в процессе его контроля. Решение задачи идентификации заключается в отыскании такого отображения которое определяет оптимальную в некотором смысле оценку состояния ОУ по реализации входных и выходных сигналов объекта. Наблюдаемое реальное...