Automatikus rendszerek elemei

Bármely automata rendszer különálló, egymással összekapcsolt és bizonyos funkciókat ellátó szerkezeti elemekből áll, amelyeket általában automatizálási elemeknek vagy eszközöknek neveznek... A rendszerben lévő elemek által végzett funkcionális feladatok szempontjából észlelőre oszthatók. , beállítás , összehasonlítás, átalakítás, végrehajtó és javító.

Szenzorelemek vagy primer jelátalakítók (szenzorok) mérik a technológiai folyamatok szabályozott mennyiségeit, és átalakítják azokat egyik fizikai formából a másikba (pl. termoelektromos hőmérő a hőmérséklet-különbséget termoEMF-be alakítja át).

Az automatika beállító elemei (beállító elemek) az Xo vezérelt változó kívánt értékének beállítására szolgálnak. A tényleges értékének meg kell egyeznie ezzel az értékkel. Példák aktuátorokra: mechanikus aktuátorok, elektromos működtetők, például változó ellenállású ellenállások, változtatható induktorok és kapcsolók.

Az automatizálási komparátorok összehasonlítják a szabályozott X0 érték előre beállított értékét a tényleges X értékkel. A komparátor kimenetén kapott hibajel ΔX = Xo – X vagy az erősítőn keresztül, vagy közvetlenül a hajtásba kerül.

Az átalakító elemek a szükséges jelátalakítást és -erősítést végzik mágneses, elektronikus, félvezető és egyéb erősítőkben, ha a jelteljesítmény nem elegendő a további felhasználáshoz.

A végrehajtó elemek vezérlési műveleteket hoznak létre a vezérlőobjektumon. Megváltoztatják a szabályozott objektumhoz szállított vagy onnan eltávolított energia vagy anyag mennyiségét, hogy a szabályozott érték megfeleljen egy adott értéknek.

A korrekciós elemek az irányítási folyamat minőségének javítását szolgálják.

Az automata rendszerek fő elemein kívül vannak leányvállalatok is, amelyek magukban foglalják a kapcsoló- és védőelemeket, ellenállásokat, kondenzátorokat és jelzőberendezéseket.

Minden automatizálási elemek rendeltetésüktől függetlenül rendelkeznek bizonyos jellemzőkkel és paraméterekkel, amelyek meghatározzák működési és technológiai jellemzőiket.

A fő jellemzők közül a fő egy elem statikus karakterisztikája... A Хвх kimeneti érték függőségét jelenti a Хвх bemenettől stacionárius üzemmódban, azaz. Xout = f(Xin). A bevitt mennyiség előjelének hatásától függően irreverzibilis (amikor a kimenő mennyiség előjele állandó marad a változási tartományban) és reverzibilis statikus jellemzők (amikor a bemeneti mennyiség előjelének változása a bemeneti mennyiség változásához vezet a kibocsátott mennyiség jele) különböztetjük meg.

A dinamikus karakterisztikát egy elem dinamikus üzemmódban való teljesítményének értékelésére használjuk, pl. a bemeneti érték gyors változásaival. Ezt a tranziens válasz, az átviteli függvény, a frekvencia válasz határozza meg. A tranziens válasz az Xout kimeneti érték függése a τ időtől: Xvx = f (τ) — az Xvx bemeneti jel ugrásszerű változásával.

Az elem statikai jellemzőiből átviteli tényező határozható meg. Háromféle átviteli tényező létezik: statikus, dinamikus (differenciális) és relatív.

Statikus erősítés Kst az Xout kimeneti érték és az Xin bemenet aránya, azaz Kst = Xout / Xvx. Az átviteli tényezőt néha konverziós tényezőnek is nevezik. Az egyes szerkezeti elemek kapcsán a statikus átviteli arányt erősítésnek (erősítőkben), redukciós aránynak (sebességváltókban) is nevezik, transzformációs tényező (transzformátorokban) stb.

A nemlineáris karakterisztikájú elemeknél Kd dinamikus (differenciális) átviteli együtthatót használunk, azaz Kd = ΔХвх /ΔXvx.

A Cat relatív átviteli együttható egyenlő a ΔXout / Xout.n elem kimeneti értékében bekövetkezett relatív változás és a ΔXx / Xx.n bemeneti mennyiség relatív változásának arányával,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

ahol Xvih.n és Xvx.n - a kimeneti és bemeneti mennyiségek névleges értékei. Ez az együttható dimenzió nélküli érték, és kényelmes olyan elemek összehasonlításakor, amelyek kialakítása és működési elve eltérő.

Érzékenységi küszöb – a bemeneti mennyiség azon legkisebb értéke, amelynél a kimeneti mennyiségben észrevehető változás következik be.Ezt a kenőanyag nélküli szerkezetekben lévő súrlódó elemek, a hézagok és az ízületek holtjátéka okozza.

Az automatikus zárt rendszerek jellegzetessége, ahol az eltéréssel történő szabályozás elvét alkalmazzák, a visszacsatolás jelenléte. Nézzük meg a visszacsatolás elvét az elektromos fűtőkemencék hőmérséklet-szabályozó rendszerének példáján. A hőmérséklet meghatározott határokon belüli tartása érdekében a létesítménybe belépő szabályozási művelet, pl. a fűtőelemekre betáplált feszültség a hőmérsékleti érték figyelembevételével kerül kialakításra.

Egy primer hőmérséklet-átalakító segítségével a rendszer kimenete a bemenetére csatlakozik. Az ilyen kapcsolatot, vagyis azt a csatornát, amelyen keresztül a vezérlőművelettel ellentétes irányú információ továbbításra kerül, visszacsatolási kapcsolatnak nevezzük.

A visszajelzés lehet pozitív és negatív, merev és rugalmas, alapvető és kiegészítő.

Pozitív visszacsatolási kapcsolatra akkor kerül sor, ha a visszacsatolás és a referens befolyás jelei egyeznek. Ellenkező esetben a visszajelzést negatívnak nevezzük.

Rugalmas visszacsatoló áramkörök: a, b, c – differenciálás, d és e – integráció
A legegyszerűbb automatikus vezérlőrendszer vázlata: 1 — vezérlőobjektum, 2 — fő visszacsatoló kapcsolat, 3 — összehasonlító elem, 4 — erősítő, 5 — működtető, 6 — visszacsatoló elem, 7 — korrekciós elem .

Ha az átvitt művelet csak a szabályozott paraméter értékétől függ, azaz nem függ az időtől, akkor az ilyen kapcsolatot merevnek tekintjük. A kemény visszacsatolás mind állandó, mind tranziens állapotban működik.A rugalmas visszacsatolás olyan hivatkozásra utal, amely csak átmeneti üzemmódban működik. A rugalmas visszacsatolást az jellemzi, hogy ezen keresztül a szabályozott változó időbeli változásának első vagy második deriváltjának bemenetére továbbítódik. Rugalmas visszacsatolás esetén a kimeneti jel csak akkor létezik, ha a szabályozott változó idővel változik.

Az alap-visszacsatolás a vezérlőrendszer kimenetét a bemenetére köti, azaz a szabályozott értéket a főhöz köti. A többi értékelés kiegészítőnek vagy helyinek minősül. A további visszacsatolás műveleti jelet továbbít a rendszer minden egyes kapcsolatának kimenetéről minden előző kapcsolat bemenetére. Az egyes elemek tulajdonságainak és jellemzőinek javítására szolgálnak.