Elementer i automatiske systemer

Ethvert automatisk system består av separate strukturelle elementer, sammenkoblet og utfører visse funksjoner, som vanligvis kalles elementer eller automatiseringsmidler... Ut fra de funksjonelle oppgavene som utføres av elementene i systemet, kan de deles inn i å oppfatte , innstilling , sammenligne, transformere, utøvende og korrigerende.

Sensorelementer eller primære transdusere (sensorer) måler de kontrollerte mengdene av teknologiske prosesser og konverterer dem fra en fysisk form til en annen (f.eks. termoelektrisk termometer konverterer temperaturforskjellen til termoEMF).

Innstillingselementer for automatiseringen (innstillingselementer) tjener til å stille inn den nødvendige verdien for den kontrollerte variabelen Xo. Den faktiske verdien må samsvare med denne verdien. Eksempler på aktuatorer: mekaniske aktuatorer, elektriske aktuatorer som variable motstandsmotstander, variable induktorer og brytere.

Komparatorer for automatisering sammenligner den forhåndsinnstilte verdien til den kontrollerte verdien X0 med den faktiske verdien X. Feilsignalet mottatt på utgangen til komparatoren ΔX = Xo — X sendes enten gjennom forsterkeren eller direkte til frekvensomformeren.

Transformeringselementer utfører nødvendig signalkonvertering og forsterkning i magnetiske, elektroniske, halvlederforsterkere og andre forsterkere når signaleffekten er utilstrekkelig for videre bruk.

Utøvende elementer lager kontrollhandlinger på kontrollobjektet. De endrer mengden energi eller materie som tilføres til eller fjernes fra det kontrollerte objektet slik at den kontrollerte verdien tilsvarer en gitt verdi.

Korrigerende elementer tjener til å forbedre kvaliteten på styringsprosessen.

I tillegg til hovedelementene i automatiske systemer, er det også datterselskaper, som inkluderer bryterenheter og beskyttelseselementer, motstander, kondensatorer og signalutstyr.

Alt automatiseringselementer uavhengig av deres formål, har de et visst sett med egenskaper og parametere som bestemmer deres operasjonelle og teknologiske egenskaper.

Hovedkarakteristikkene er en statisk karakteristikk av et element... Det representerer avhengigheten av utgangsverdien Хвх av inngangen Хвх i stasjonær modus, dvs. Xout = f(Xin). Avhengig av påvirkningen av fortegnet til inngangsmengden, irreversible (når fortegnet for utgangsmengden forblir konstant gjennom hele variasjonsområdet) og reversible statiske karakteristikker (når en endring i fortegnet for inngangsmengden fører til en endring i tegn på utgangsmengden) skilles ut.

En dynamisk karakteristikk brukes til å evaluere ytelsen til et element i en dynamisk modus, dvs. med raske endringer i inngangsverdien. Det er satt av transientresponsen, overføringsfunksjonen, frekvensresponsen. Transientresponsen er avhengigheten av utgangsverdien Xout på tiden τ: Xvx = f (τ) — med en hopplignende endring av inngangssignalet Xvx.

En overføringsfaktor kan bestemmes ut fra de statiske egenskapene til elementet. Det er tre typer overføringsfaktorer: statisk, dynamisk (differensial) og relativ.

Statisk forsterkning Kst er forholdet mellom utgangsverdien Xout og inngangen Xin, det vil si Kst = Xout / Xvx. Overføringsfaktoren kalles noen ganger konverteringsfaktoren. I forhold til spesifikke strukturelle elementer kalles det statiske utvekslingsforholdet også gain (i forsterkere), reduksjonsforhold (i girkasser), transformasjonsfaktor (i transformatorer) etc.

For elementer med en ikke-lineær karakteristikk brukes en dynamisk (differensial) overføringskoeffisient Kd, dvs. Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Relativ overføringskoeffisient Cat er lik forholdet mellom den relative endringen i utgangsverdien til elementet ΔXout / Xout.n og den relative endringen av inngangsmengden ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

hvor Xvih.n og Xvx.n — nominelle verdier av utgangs- og inngangsmengder. Denne koeffisienten er en dimensjonsløs verdi og er praktisk når man sammenligner elementer som er forskjellige i design og driftsprinsipp.

Sensitivitetsterskel - den minste verdien av inngangsmengden der det er en merkbar endring i utgangsmengden.Det er forårsaket av tilstedeværelsen av friksjonselementer i strukturer uten smøremidler, hull og tilbakeslag i leddene.

Et karakteristisk trekk ved automatiske lukkede systemer, der prinsippet om kontroll ved avvik brukes, er tilstedeværelsen av tilbakemelding. La oss se på prinsippet om tilbakemelding ved å bruke eksempelet på et temperaturkontrollsystem for en elektrisk oppvarmingsovn. For å holde temperaturen innenfor de angitte grensene skal kontrollhandlingen inn i anlegget, dvs. spenningen som tilføres varmeelementene dannes under hensyntagen til temperaturverdien.

Ved å bruke en primær temperaturtransduser kobles systemets utgang til inngangen. En slik kobling, det vil si en kanal der informasjon overføres i motsatt retning sammenlignet med kontrollhandlingen, kalles en tilbakemeldingskobling.

Tilbakemeldinger kan være positive og negative, rigide og fleksible, grunnleggende og ekstra.

Et positivt tilbakemeldingsforhold påberopes når tegn på tilbakemelding og referentpåvirkning samsvarer. Ellers kalles tilbakemeldingen negativ.

Fleksible tilbakemeldingskretser: a, b, c — differensiering, d og e — integrasjon
Opplegg for det enkleste automatiske kontrollsystemet: 1 — kontrollobjekt, 2 — hovedtilbakemeldingskobling, 3 — sammenligningselement, 4 — forsterker, 5 — aktuator, 6 — tilbakemeldingselement, 7 — korreksjonselement .

Hvis den overførte handlingen bare avhenger av verdien av den kontrollerte parameteren, det vil si at den ikke avhenger av tid, anses en slik forbindelse som stiv. Harde tilbakemeldinger fungerer i både jevn og forbigående tilstand.En fleksibel loopback refererer til en kobling som bare fungerer i transient modus. Fleksibel tilbakemelding er preget av overføring langs den til inngangen til den første eller andre deriverte av endringen i den kontrollerte variabelen over tid. I fleksibel tilbakemelding eksisterer utgangssignalet bare når den kontrollerte variabelen endres over tid.

Grunnleggende tilbakemelding kobler utgangen til kontrollsystemet til inngangen, dvs. den kobler den kontrollerte verdien til hovedverdien. Resten av anmeldelsene anses som supplerende eller lokale. Ytterligere tilbakemelding sender et handlingssignal fra utgangen til hver lenke i systemet til inngangen til hver tidligere lenke. De brukes til å forbedre egenskapene og egenskapene til individuelle elementer.