86328

Типові ланки систем автоматичного регулювання

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Автоматичні системи залежно від виконуваних функцій поділяють на три види: системи автоматичного контролю, розімкнуті системи автоматичного управління, замкнуті автоматичні системи регулювання Система автоматичного контролю (рис.1,а) служить для автоматичного вимірювання будь-якої величини...

Украинкский

2015-04-05

29.1 KB

0 чел.

Лекція №21

Тема: Типові ланки систем автоматичного регулювання.

План

  1.  Загальні відомості.
  2.  Зв'язок.
  3.  Основні класифікаційні ознаки АСР.

1. Автоматичні системи залежно від виконуваних функцій поділяють на три види: системи автоматичного контролю, розімкнуті системи автоматичного управління, замкнуті автоматичні системи регулювання (рис.1).

Система автоматичного контролю (рис.1,а) служить для автоматичного вимірювання будь-якої величини або її відхилення від заданого значення.

Сигнал від досліджуваного об'єкта 1 надходить на чутливий елемент 2, де перетворюється в зручну для індикації або подальшої передачі форму. Через підсилювач 3 перетворений сигнал надходить на вимірювальний пристрій 4, де порівнюється із завданням. Результат порівняння передається на реєструючий пристрій 6.

а – блок-схема системи автоматичного контролю (1 - контрольований об’єкт; 2 - чутливий елемент; 3 - підсилювач, 4 - вимірювальний елемент; 5-задає елемент; 6 - реєструючий прилад);

б - блок-схема розімкнутої системи автоматичного управління (1- задає елемент; 2 - чутливий елемент; 3 - програмний задатчик; 4 - підсилювач; 5 - виконавчий;, елемент; 6 - керований об'єкт);

в -блок-схема замкнутої автоматичної системи регулювання) (1 - задаючий елемент; 2 - елемент порівняння; 3 - перетворює елемент; 4 - виконавчий елемент; 5 - об'єкт регулювання; 6 - чутливий елемент)

Рисунок 1 - Блок схеми різних автоматичних систем залежно від виконуваних функцій.

Розімкнена система автоматичного управління призначена автоматично виконувати операції, що задаються зовнішніми джерелами впливів (задаючими пристроями) на вході цієї системи в наперед задані моменти часу або при досягненні заздалегідь обраних умов без контролю вихідних величин об'єкта регулюванням.

Узагальнена блок-схема такої системи представлена на рис.1, б.

Задаючий пристрій 1 або програмний задатчик 3 видає вплив (команди) на вхід системи. Чутливий елемент 2 перетворює цей вплив у фізичну величину, зручну для передачі. Підсилювач 4 піднімає енергетичний рівень сигналу, що видається чутливим елементом. Виконавчий пристрій 5 згідно з цим сигналом змінює вхідну величину об'єкта регулювання. На виході такої системи відсутній контроль за виконанням задаючого впливу, тобто вхідний вплив не залежить від ходу процесу на виході, навіть якщо фактичний результат процесу керування не відповідає бажаному.

Різновидом розімкнутої системи автоматичного управління є розімкнута система управління за збуренням, в якій керуючий вплив вводиться при змінах всередині самої системи - при появі збурюючого впливу, щоб компенсувати його.

Замкнута автоматична система регулювання (рис1, в) призначена для автоматичного підтримання сталості однієї або декількох регульованих величин (регульованих параметрів), що характеризують виробничий процес або зміни цих величин по заданому закону.

 У замкнутій автоматичній системі регулювання вихідна величина об'єкта безупинно вимірюється і автоматично порівнюється із заданим значенням для визначення відхилення від завдання. Це відхилення є вхідним впливом автоматичного регулятора.

У схемі, наведеній на рис.1, в, нижня гілка являє собою канал, по якому в автоматичну систему регулювання передається інформація про стан об'єкта регулювання в процесі впливу на нього збурюючих і задає впливів. Залежно від величини і знаку відхилення регульованого параметра від заданого автоматичний регулятор виробляє за певним законом регулюючий вплив таким чином, щоб це відхилення автоматично зводилося до нуля або достатньо малій величині.

Практично регулятор змінює положення регулюючого органу на вході об'єкта регулювання (ОР) або безпосередньо, або за допомогою виконавчого механізму.

Замкнута автоматична система регулювання є системою управління за відхиленням регульованої величини.

Під функцією кожного елемента розуміють як основні функції автоматичного регулюючого пристрою - отримання інформації, її переробка, формування закону регулювання і т.п., так і більш вузькі - передача сигналів, їх порівняння, перетворення форми подання інформації та ін.

Ділянка ланцюга від точки прикладання вхідного впливу до точки знімання вихідного сигналу (в напрямку поширення сигналу) називається прямий (основний) ланцюгом.

2. Найпростішу складову частину АСР або автоматичного пристрою, що відображає шлях і напрям передачі впливу між елементами автоматичної системи, називають зв'язком системи.

Зв'язок АСР, утворений основним ланцюгом дії між елементами (ділянками) цього ланцюга, називається основним зв'язком.

Будь АСР повинна мати, принаймні, однин зворотний зв'язок, який служить для порівняння дійсного закону зміни регульованого параметра управління технологічного процесу з заданим законом.

Такого роду зворотній зв'язок, спрямована з виходу системи до її входу, називається головним зворотним зв'язком.

Зв'язок в АСР, що утворює шлях передачі впливів додатково до основного ланцюга впливів або будь-якій ділянці (паралельний контур, який охоплює один або декілька елементів основного ланцюга), називається додатковим (місцевим) зв'язком.

Додатковий (місцевий) зв'язок називається прямим, якщо прохідний сигнал сумується з основним сигналом на виході групи елементів основного ланцюга, охоплених цим зв'язком.

Додатковий (місцевий) зв'язок називається зворотним, якщо прохідний сигнал подається з виходу групи елементів основного ланцюга, охоплених цим зв'язком, на їх вхід.

Зворотній зв'язок називається позитивним, якщо прохідний сигнал складається з основним сигналом на вході групи елементів, охоплених цим зв'язком, і негативний, якщо цей сигнал віднімається від основного сигналу ..

Оскільки в АСР регулюючий вплив утворюється внаслідок відхилення регульованої величини (вихід системи) від її заданого значення (вхід системи), то головний зворотній зв'язок завжди є негативний.

Зворотній зв'язок називається жорсткий, якщо переданий цим зв'язком вплив залежить тільки від вихідної величини (регульованого параметра) і не залежить від часу.

Зворотній зв'язок називається гнучким, якщо він діє тільки під час перехідного процесу.

3. Основні класифікаційні ознаки систем

Перша ознака, що визначає принцип побудови АСР, - це наявність в них явно вираженого головного зворотного зв'язку. За цією ознакою системи поділяють на замкнуті і розімкнуті.

Друга ознака, що визначає призначення систем або характер зміни керуючого впливу в них (характер алгоритму функціонування АСР)

За характером алгоритму функціонування АСР підрозділяють на системи автоматичної стабілізації, системи програмного регулювання і слідкуючі системи.

Алгоритм - припис визначає зміст і послідовність операції, що переводять вихідні дані в шуканий результат.

Алгоритм має властивості: а) визначеності; б) масовості; в) результативності.

Під визначеністю алгоритму розуміють його загальзрозумілість і точність, що не залишають місця для сваволі.

Під масовістю - можливість застосування алгоритму для різних варіантів вихідних даних, тобто можливість вирішувати будь-яке завдання деякого класу.

Під результативністю - існування таких варіантів вихідних даних, для яких після кінцевого числа елементарних актів виконання алгоритму закінчується і дає шуканий результат, і відсутність таких варіантів, для яких процес виконання алгоритму призводить до неправильного результату.

Системами автоматичної стабілізації (іноді їх називають просто автоматичними системами регулювання) називаються АСР, призначені для підтримки постійного значення регульованої величини з допустимою помилкою регулювання незалежно від діючих збурень.

Системами програмного регулювання називаються АСР, автоматично змінюючи регульовану величину відповідно до визначеного наперед заданим законом, що є функцією часу.

Слідкуючими системами називаються системи, що змінюють регульовану величину за довільним законом в залежності від невідомої заздалегідь якої-небудь іншої змінної величини на вході автоматичної системи.

Третя ознака - по здатності АСР підтримувати з певним ступенем точності значення регульованої величини. За цією ознакою розрізняють статичні і астатичні системи.

Статичною АСР називають таку систему, в якій принципово неможливо підтримувати одне і те ж значення регульованої величини у всіх сталих режимах при збереженні незмінного налаштування системи. Залишкову помилку в такій системі називають статизмом. При статичному регулюванні величина регулюючого впливу однозначно пов'язана з відхиленням регульованого параметра від заданого значення. Рівновага системи для різних навантажень настає при різних значеннях регульованого параметра, що лежать в заздалегідь заданих межах.

Астатичною АСР називається така система, в якій після закінчення перехідного процесу регульована величина приймає завжди одне і те ж значення і не залежить від величини збурюючого впливу. Таким чином, в астатичній системі статизм завжди дорівнює нулю. Астатична система знаходиться в рівновазі при будь-якому заданому значенні регульованого параметра.

Четверта ознака - по виду функціонального зв'язку між вхідними та вихідними величинами елементів, що входять в АСР. За цією ознакою розрізняють системи безперервного і перервної (дискретної) дії.

АСР безперервної дії - системи, в яких безперервного зміни вхідних величин всіх елементів відповідає безперервна зміна вихідних величин цих елементів.

АСР перервної (дискретної) дії називають системи, в яких безперервної зміни вхідної величини хоча б одного елемента, що входить до складу системи, відповідає перервна (дискретна) зміна вихідної величини цього елемента.

П'ята ознака - по виду контрольованих змін своїх властивостей: непристосовані системи і пристосовані або адаптивні.

Адаптивні АСР призначаються для роботи в безперервно змінних умовах, тобто в  тих випадках, коли по розімкненому циклу, замкнутому циклу (зі зворотним зв'язком) або компенсації збурень через значні змін параметрів об'єкта стають недостатніми, а контури системи управління з незмінною налаштуванням - непридатними.

Шоста ознака - по виду закономірності змін сигналів. За цією ознакою АСР поділяються на лінійні і нелінійні.

Лінійними АСР називаються такі системи, динаміка всіх елементів яких цілком описується лінійними рівняннями (алгебраїчними або диференціальними).

Нелінійними АСР називаються такі системи, в яких хоча б в одному елементі порушується лінійність залежності між вхідний і вихідний величинами або ж відбувається будь-яке інше порушення лінійності рівнянь динаміки елемент.

Сьома ознака - за кількістю замкнутих контурів регулювання. Системи, що містять один замкнутий контур регулювання, називаються одноконтурними АСР. Системи з декількома замкнутими контурами називаються багатоконтурними АСР.

Контрольні питання:

  1.  Що таке параметри технологічного процесу?
  2.  Вказати види регулювання.
  3.  Що таке об’єкт регулювання?
  4.  Вказати складові структури регулятора.
  5.  Що таке регулюючий орган?
  6.  Що таке елемент САР?
  7.  Що таке збурення?
  8.  Вказати види збурення.
  9.  Що таке навантаження?
  10.  Що таке налаштування?
  11.  Що таке пережкода?

Рекомендована література:

[с.22-53(3)]Котов,7фК.И. Автоматическое регулирование и регуляторы [Текст]:учебник для техникумов / К.И. Котов, М.А. Шершевер – М.: Металлургия, 1987, - 384с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58669. Создание web-страниц. Ссылки (гиперссылки) 49.5 KB
  У Вас имеется две страницы. shablon.html и index.html. Создадим ссылку со второго на первый, так как, обычно, файл первой страницы любого сайта называют именно index.html.
58670. Решение алгебраических уравнений высших степеней методом замены переменной 185 KB
  Суть этого метода заключается в том что путём замены некоторого выражения входящего в уравнение понижается его степень. Представитель каждой группы находит на доске свое уравнение записанное в общем виде и раскрывает суть его решения сначала решаются обычные уравнения.
58674. Краса людини - це багатство. (Урок розвитку звязного мовлення. Підготовка до написання твору-опису за картиною) 62.5 KB
  Повторити з учнями Стилі і типи мовлення; спрямувати їхню увагу на характерних рисах зовнішності та внутрішніх якостях людини; бажання бачити і відчувати прекрасне; спонукати дітей до створення звязного текстуопису; показати їм взаємозвязок української мови з іншими дисциплінами а саме: з інформатикою та наголосити на значенні...
58675. Вибір місця встановлення металевої тимчасової печі, її встановлення 191 KB
  Мета уроку: навчити учнів правильно вибирати місця для встановлення тимчасової печі. Розвити навики та вміння отримані на попередніх уроках теоретичного та виробничого навчання; Виховувати бережне ставлення до інструменту, охайність, відповідальність за виконану роботу.
58676. Подорож по Великій Британії 49 KB
  Цілі: розвиток навичок усної комунікації: в монологічному та діалогічному мовленні, аудіюванні, читанні, письмі; підвищення інтересу до країни вивчаемої мови.
58677. Складывание «Рыбки». Работа с бумагой 43 KB
  Цель урока: познакомить с искусством складывания бумаги оригами. Задачи: формировать навыки сгибания складывания бумаги дать понятие оригами; развивать внимание исполнительские умения мелкую моторику...