Automaattisten järjestelmien elementit
Mikä tahansa automaattinen järjestelmä koostuu erillisistä, toisiinsa yhteydessä olevista ja tiettyjä toimintoja suorittavista rakenteellisista elementeistä, joita yleensä kutsutaan elementeiksi tai automaatiovälineiksi... Järjestelmän elementtien suorittamien toiminnallisten tehtävien näkökulmasta ne voidaan jakaa havainnointiin. , asetus , vertailu, muunnos, toimeenpano ja korjaava.
Anturielementit tai primaarimuuntimet (anturit) mittaavat teknisten prosessien ohjattuja määriä ja muuntaa ne fysikaalisesta muodosta toiseen (esim. lämpösähköinen lämpömittari muuntaa lämpötilaeron thermoEMF:ksi).
Automaation asetuselementit (asetuselementit) toimivat ohjattavan muuttujan Xo vaaditun arvon asettamiseksi. Sen todellisen arvon on vastattava tätä arvoa. Esimerkkejä toimilaitteista: mekaaniset toimilaitteet, sähköiset toimilaitteet, kuten säädettävät resistanssivastukset, säädettävät kelat ja kytkimet.
Automaatiovertailijat vertaavat ohjatun arvon X0 esiasetettua arvoa todelliseen arvoon X. Komparaattorin lähdöstä vastaanotettu virhesignaali ΔX = Xo — X välitetään joko vahvistimen kautta tai suoraan taajuusmuuttajaan.
Muunnoselementit suorittavat tarvittavan signaalin muuntamisen ja vahvistuksen magneettisissa, elektronisissa, puolijohde- ja muissa vahvistimissa, kun signaaliteho ei riitä jatkokäyttöön.
Toimeenpanoelementit luovat ohjaustoiminnot ohjausobjektille. Ne muuttavat ohjattavaan kohteeseen syötettävän tai sieltä poistetun energian tai aineen määrää siten, että ohjattu arvo vastaa annettua arvoa.
Korjaavat elementit parantavat johtamisprosessin laatua.
Automaattijärjestelmien pääelementtien lisäksi on myös tytäryhtiöitä, joihin kuuluvat kytkinlaitteet ja suojaelementit, vastukset, kondensaattorit ja merkinantolaitteet.
Kaikki automaatioelementtejä tarkoituksesta riippumatta niillä on tietty joukko ominaisuuksia ja parametreja, jotka määrittävät niiden toiminnalliset ja tekniset ominaisuudet.
Pääominaisuuksista tärkein on elementin staattinen ominaisuus... Se edustaa lähtöarvon Хвх riippuvuutta tulosta Хвх stationaarisessa tilassa, ts. Xout = f(Xin). Syöttösuureen etumerkin vaikutuksesta riippuen irreversiibelit (kun lähtösuureen etumerkki pysyy vakiona koko vaihteluvälin ajan) ja reversiibelit staattiset ominaisuudet (kun syöttösuureen etumerkin muutos johtaa muutokseen tuotantomäärän merkki) erotetaan toisistaan.
Dynaamista ominaisuutta käytetään elementin suorituskyvyn arvioimiseen dynaamisessa tilassa, ts. syöttöarvon nopeilla muutoksilla. Se asetetaan transienttivasteella, siirtofunktiolla ja taajuusvasteella. Transienttivaste on lähtöarvon Xout riippuvuus ajasta τ: Xvx = f (τ) — tulosignaalin Xvx hyppymäisellä muutoksella.
Läpäisykerroin voidaan määrittää elementin staattisista ominaisuuksista. Lähetystekijöitä on kolmenlaisia: staattinen, dynaaminen (differentiaalinen) ja suhteellinen.
Staattinen vahvistus Kst on lähtöarvon Xout suhde tuloon Xin, eli Kst = Xout / Xvx. Siirtokerrointa kutsutaan joskus muuntokertoimeksi. Tiettyjen rakenneosien suhteen staattista välityssuhdetta kutsutaan myös vahvistukseksi (vahvistimissa), alennussuhteeksi (vaihteistoissa), muunnostekijä (muuntajissa) jne.
Elementeille, joilla on epälineaarinen ominaisuus, käytetään dynaamista (differentiaalista) siirtokerrointa Kd, eli Kd = ΔХвх /ΔXvx.
Suhteellinen lähetyskerroin Cat on yhtä suuri kuin elementin ΔXout / Xout.n lähtöarvon suhteellisen muutoksen suhde tulosuureen ΔXx / Xx.n suhteelliseen muutokseen,
Kissa = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,
missä Xvih.n ja Xvx.n - lähtö- ja syöttösuureiden nimellisarvot. Tämä kerroin on mittaton arvo, ja se on kätevä verrattaessa elementtejä, jotka eroavat rakenteeltaan ja toimintaperiaatteeltaan.
Herkkyyskynnys — syöttömäärän pienin arvo, jolla ulostulomäärässä tapahtuu huomattava muutos.Se johtuu kitkaelementtien läsnäolosta rakenteissa ilman voiteluaineita, rakoista ja välystä liitoksissa.
Automaattisten suljettujen järjestelmien ominaisuus, joissa käytetään poikkeaman ohjauksen periaatetta, on takaisinkytkennän läsnäolo. Katsotaanpa palautteen periaatetta käyttämällä esimerkkiä sähkölämmitysuunin lämpötilan säätöjärjestelmästä. Lämpötilan pitämiseksi määritellyissä rajoissa tilaan saapuva ohjaustoiminto, ts. lämmityselementteihin syötetty jännite muodostetaan ottaen huomioon lämpötila-arvo.
Ensisijaisen lämpötila-anturin avulla järjestelmän lähtö on kytketty sen tuloon. Tällaista linkkiä, eli kanavaa, jonka kautta informaatiota siirretään päinvastaiseen suuntaan kuin ohjaustoiminto, kutsutaan takaisinkytkentälinkiksi.
Palaute voi olla positiivista ja negatiivista, jäykkää ja joustavaa, perus- ja lisätietoa.
Positiiviseen palautesuhteeseen vedotaan, kun palautteen ja referentin vaikutuksen merkit kohtaavat. Muussa tapauksessa palautetta kutsutaan negatiiviseksi.
Joustavat takaisinkytkentäpiirit: a, b, c — differentiaatio, d ja e — integrointi
Yksinkertaisimman automaattisen ohjausjärjestelmän kaavio: 1 — ohjausobjekti, 2 — päätakaisinkytkentä, 3 — vertailuelementti, 4 — vahvistin, 5 — toimilaite, 6 — takaisinkytkentäelementti, 7 — korjauselementti .
Jos lähetettävä toiminta riippuu vain ohjatun parametrin arvosta, eli se ei riipu ajasta, niin tällaista yhteyttä pidetään jäykänä. Kova takaisinkytkentä toimii sekä vakaassa että ohimenevässä tilassa.Joustava loopback viittaa linkkiin, joka toimii vain transienttitilassa. Joustavalle takaisinkytkelle on tunnusomaista se, että sitä pitkin siirretään ohjatun muuttujan ajan kuluessa tapahtuvan muutoksen ensimmäisen tai toisen derivaatan tuloon. Joustavassa takaisinkytkessä lähtösignaali on olemassa vain, kun ohjattu muuttuja muuttuu ajan myötä.
Perustakaisinkytkentä kytkee ohjausjärjestelmän lähdön sen tuloon, eli se kytkee ohjatun arvon päätuloon. Loput arvostelut ovat täydentäviä tai paikallisia. Lisäpalaute lähettää toimintasignaalin järjestelmän kunkin linkin lähdöstä kunkin edellisen linkin tuloon. Niitä käytetään parantamaan yksittäisten elementtien ominaisuuksia ja ominaisuuksia.