Automatinių sistemų elementai

Bet kuri automatinė sistema susideda iš atskirų konstrukcinių elementų, tarpusavyje sujungtų ir atliekančių tam tikras funkcijas, kurie dažniausiai vadinami automatizavimo elementais arba priemonėmis... Sistemoje esančių elementų atliekamų funkcinių užduočių požiūriu jas galima skirstyti į suvokiančias. , nustatymas, lyginimas, transformavimas, vykdomasis ir korekcinis.

Jutiklių elementai arba pirminiai keitikliai (jutikliai) matuoja kontroliuojamus technologinių procesų kiekius ir paverčia juos iš vienos fizinės formos į kitą (pvz. termoelektrinis termometras temperatūros skirtumą paverčia termoEMF).

Automatikos nustatymo elementai (nustatymo elementai) padeda nustatyti reikiamą valdomo kintamojo Xo reikšmę. Jo tikroji vertė turi atitikti šią vertę. Pavarų pavyzdžiai: mechaninės pavaros, elektrinės pavaros, tokios kaip kintamos varžos rezistoriai, kintamieji induktoriai ir jungikliai.

Automatizavimo komparatoriai lygina iš anksto nustatytą valdomos vertės X0 reikšmę su faktine reikšme X. Klaidos signalas, gautas lygintuvo išėjime ΔX = Xo – X perduodamas arba per stiprintuvą, arba tiesiai į pavarą.

Transformuojantys elementai atlieka reikiamą signalo konvertavimą ir stiprinimą magnetiniuose, elektroniniuose, puslaidininkiniuose ir kituose stiprintuvuose, kai signalo galios nepakanka tolesniam naudojimui.

Vykdomieji elementai sukuria valdymo veiksmus valdymo objektui. Jie keičia į valdomą objektą tiekiamos arba iš jo pašalinamos energijos ar medžiagos kiekį taip, kad kontroliuojama vertė atitiktų nurodytą vertę.

Koregavimo elementai padeda pagerinti valdymo proceso kokybę.

Be pagrindinių automatinių sistemų elementų, taip pat yra dukterinių įmonių, kurios apima perjungimo įtaisus ir apsauginius elementus, rezistorius, kondensatorius ir signalizacijos įrangą.

Viskas automatikos elementai nepaisant jų paskirties, jie turi tam tikrą charakteristikų ir parametrų rinkinį, lemiantį jų eksploatacines ir technologines charakteristikas.

Pagrindinė iš pagrindinių charakteristikų yra statinė elemento charakteristika... Ji parodo išėjimo reikšmės Хвх priklausomybę nuo įėjimo Хвх stacionariu režimu, t.y. Xout = f(Xin). Priklausomai nuo įvesties dydžio ženklo įtakos, negrįžtamos (kai išėjimo kiekio ženklas išlieka pastovus visame kitimo diapazone) ir grįžtamosios statinės charakteristikos (kai įvesties dydžio ženklo pasikeitimas lemia produkcijos kiekio ženklas) išskiriami.

Elemento veikimui dinaminiu režimu įvertinti naudojama dinaminė charakteristika, t.y. greitai keičiantis įvesties vertei. Jį nustato pereinamasis atsakas, perdavimo funkcija, dažnio atsakas. Laikinasis atsakas yra išėjimo reikšmės Xout priklausomybė nuo laiko τ: Xvx = f (τ) — su šuoliu panašiu įėjimo signalo Xvx pokyčiu.

Perdavimo koeficientą galima nustatyti pagal statines elemento charakteristikas. Yra trijų tipų perdavimo faktoriai: statinis, dinaminis (diferencinis) ir santykinis.

Statinis stiprinimas Kst yra išvesties reikšmės Xout ir įvesties Xin santykis, tai yra, Kst = Xout / Xvx. Perdavimo koeficientas kartais vadinamas konversijos koeficientu. Kalbant apie konkrečius konstrukcinius elementus, statinis perdavimo koeficientas taip pat vadinamas stiprinimo koeficientu (stiprintuvuose), sumažinimo koeficientu (greičių dėžėse), transformacijos koeficientas (transformatoriuose) ir tt

Elementams, turintiems netiesinę charakteristiką, naudojamas dinaminis (diferencinis) perdavimo koeficientas Kd, t.y. Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Santykinis perdavimo koeficientas Cat yra lygus santykinio elemento išėjimo vertės ΔXout / Xout.n pokyčiui ir įvesties dydžio santykiniam pokyčiui ΔXx / Xx.n,

Katė = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

kur Xvih.n ir Xvx.n - vardinės išėjimo ir įvesties dydžių vertės. Šis koeficientas yra bematė vertė ir yra patogu lyginant elementus, kurie skiriasi konstrukcija ir veikimo principu.

Jautrumo slenkstis – mažiausia įvesties kiekio reikšmė, kuriai esant pastebimas išvesties kiekio pokytis.Tai sukelia trinties elementų buvimas konstrukcijose be tepalų, tarpų ir jungčių laisvumo.

Būdingas automatinių uždarų sistemų, kuriose naudojamas valdymo pagal nukrypimą principas, bruožas yra grįžtamasis ryšys. Pažvelkime į grįžtamojo ryšio principą naudodami elektrinės šildymo krosnies temperatūros reguliavimo sistemos pavyzdį. Siekiant palaikyti temperatūrą nurodytose ribose, į objektą patenkantis valdymo veiksmas, t. į šildymo elementus tiekiama įtampa formuojama atsižvelgiant į temperatūros vertę.

Naudojant pirminį temperatūros keitiklį, sistemos išėjimas prijungiamas prie jo įvesties. Toks ryšys, tai yra kanalas, kuriuo informacija perduodama priešinga kryptimi, palyginti su valdymo veiksmu, vadinamas grįžtamojo ryšio ryšiu.

Atsiliepimai gali būti teigiami ir neigiami, standūs ir lankstūs, pagrindiniai ir papildomi.

Teigiamas grįžtamasis ryšys atsiranda, kai grįžtamojo ryšio ir referentinės įtakos ženklai sutampa. Priešingu atveju grįžtamasis ryšys vadinamas neigiamu.

Lanksčios grįžtamojo ryšio grandinės: a, b, c – diferenciacija, d ir e – integravimas
Paprasčiausios automatinio valdymo sistemos schema: 1 — valdymo objektas, 2 — pagrindinė grįžtamojo ryšio jungtis, 3 — palyginimo elementas, 4 — stiprintuvas, 5 — pavara, 6 — grįžtamojo ryšio elementas, 7 — koregavimo elementas .

Jeigu perduodamas veiksmas priklauso tik nuo valdomo parametro reikšmės, t.y. nepriklauso nuo laiko, tai toks ryšys laikomas standžiu. Sunkus grįžtamasis ryšys veikia tiek pastovioje, tiek trumpalaikėje būsenoje.Lankstus atgalinis ryšys reiškia nuorodą, kuri veikia tik pereinamuoju režimu. Lankstus grįžtamasis ryšys apibūdinamas tuo, kad išilgai jo perduodama valdomo kintamojo pokyčio laikui bėgant pirmosios arba antrosios išvestinės įvestis. Lankstus grįžtamasis ryšys išėjimo signalas egzistuoja tik tada, kai valdomas kintamasis laikui bėgant keičiasi.

Pagrindinis grįžtamasis ryšys sujungia valdymo sistemos išėjimą su jo įėjimu, t.y. sujungia valdomą reikšmę su pagrindine. Likusios apžvalgos laikomos papildomomis arba vietinėmis. Papildomas grįžtamasis ryšys perduoda veiksmo signalą iš kiekvienos sistemos nuorodos išvesties į kiekvienos ankstesnės nuorodos įvestį. Jie naudojami atskirų elementų savybėms ir charakteristikoms pagerinti.