Elementi avtomatskih sistemov

Vsak avtomatski sistem je sestavljen iz ločenih strukturnih elementov, ki so med seboj povezani in opravljajo določene funkcije, ki se običajno imenujejo elementi ali sredstva za avtomatizacijo ... Z vidika funkcionalnih nalog, ki jih elementi v sistemu opravljajo, jih lahko razdelimo na zaznavne , postavljanje , primerjanje, preoblikovanje, izvršilno in korektivno.

Senzorski elementi ali primarni pretvorniki (senzorji) merijo kontrolirane količine tehnoloških procesov in jih pretvarjajo iz ene fizične oblike v drugo (npr. termoelektrični termometer pretvori temperaturno razliko v termoEMF).

Nastavitveni elementi avtomatike (nastavitveni elementi) služijo nastavitvi zahtevane vrednosti regulacijske veličine Xo. Njegova dejanska vrednost se mora ujemati s to vrednostjo. Primeri aktuatorjev: mehanski aktuatorji, električni aktuatorji, kot so upori s spremenljivim uporom, spremenljivi induktorji in stikala.

Primerjalniki za avtomatizacijo primerjajo prednastavljeno vrednost nadzorovane vrednosti X0 z dejansko vrednostjo X. Signal napake, prejet na izhodu primerjalnika ΔX = Xo — X, se prenaša bodisi preko ojačevalnika bodisi neposredno na pogon.

Transformacijski elementi izvajajo potrebno pretvorbo in ojačanje signala v magnetnih, elektronskih, polprevodniških in drugih ojačevalnikih, ko je moč signala nezadostna za nadaljnjo uporabo.

Izvršilni elementi ustvarjajo nadzorne akcije na nadzornem objektu. Spreminjajo količino energije ali snovi, ki je dovedena ali odvzeta nadzorovanemu objektu, tako da nadzorovana vrednost ustreza dani vrednosti.

Korektivni elementi služijo izboljšanju kakovosti procesa vodenja.

Poleg glavnih elementov v avtomatskih sistemih obstajajo tudi hčerinske družbe, ki vključujejo stikalne naprave in zaščitne elemente, upore, kondenzatorje in signalno opremo.

Vse elementi avtomatizacije ne glede na njihov namen imajo določen nabor lastnosti in parametrov, ki določajo njihove operativne in tehnološke značilnosti.

Glavna izmed glavnih karakteristik je statična karakteristika elementa... Predstavlja odvisnost izhodne vrednosti Хвх od vhodne Hвх v stacionarnem načinu, tj. Xout = f(Xin). Odvisno od vpliva predznaka vhodne količine, ireverzibilne (ko predznak izhodne količine ostane konstanten v celotnem območju variacije) in reverzibilne statične značilnosti (ko sprememba predznaka vhodne količine povzroči spremembo znak izhodne količine).

Dinamična karakteristika se uporablja za oceno delovanja elementa v dinamičnem načinu, tj. s hitrimi spremembami vhodne vrednosti. Nastavljen je s prehodnim odzivom, prenosno funkcijo, frekvenčnim odzivom. Prehodni odziv je odvisnost izhodne vrednosti Xout od časa τ: Xvx = f (τ) — s skokovito spremembo vhodnega signala Xvx.

Faktor prenosa je mogoče določiti iz statičnih značilnosti elementa. Obstajajo tri vrste faktorjev prenosa: statični, dinamični (diferencialni) in relativni.

Statični dobiček Kst je razmerje med izhodno vrednostjo Xout in vhodno Xin, to je Kst = Xout / Xvx. Prenosni faktor se včasih imenuje pretvorbeni faktor. V zvezi s posebnimi konstrukcijskimi elementi se statično prenosno razmerje imenuje tudi ojačanje (v ojačevalnikih), redukcijsko razmerje (v menjalnikih), faktor transformacije (v transformatorjih) itd.

Za elemente z nelinearno karakteristiko se uporablja dinamični (diferencialni) prenosni koeficient Kd, to je Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Relativni prenosni koeficient Cat je enak razmerju relativne spremembe izhodne vrednosti elementa ΔXout / Xout.n do relativne spremembe vhodne količine ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

kjer Xvih.n in Xvx.n — nominalne vrednosti izhodnih in vhodnih količin. Ta koeficient je brezdimenzijska vrednost in je primeren pri primerjavi elementov, ki se razlikujejo po zasnovi in ​​principu delovanja.

Prag občutljivosti — najmanjša vrednost vhodne količine, pri kateri pride do opazne spremembe izhodne količine.Nastane zaradi prisotnosti tornih elementov v konstrukcijah brez maziv, rež in zračnosti v sklepih.

Značilnost avtomatskih zaprtih sistemov, kjer se uporablja princip krmiljenja z odstopanjem, je prisotnost povratne informacije. Oglejmo si načelo povratne informacije na primeru sistema za nadzor temperature za električno grelno peč. Za vzdrževanje temperature v predpisanih mejah je potrebno regulacijsko delovanje na vstopu v objekt, tj. napetost, ki se dovaja grelnim elementom, se oblikuje ob upoštevanju temperaturne vrednosti.

Z uporabo primarnega temperaturnega pretvornika je izhod sistema povezan z njegovim vhodom. Takšna povezava, to je kanal, po katerem se informacije prenašajo v nasprotni smeri v primerjavi z nadzornim delovanjem, se imenuje povratna povezava.

Povratne informacije so lahko pozitivne in negativne, toge in fleksibilne, osnovne in dodatne.

Pozitivno povratno razmerje se sproži, ko se znaki povratne informacije in referenčnega vpliva ujemata. V nasprotnem primeru se povratna informacija imenuje negativna.

Prilagodljiva povratna vezja: a, b, c — diferenciacija, d in e — integracija
Shema najpreprostejšega avtomatskega krmilnega sistema: 1 - krmilni objekt, 2 - glavna povratna povezava, 3 - primerjalni element, 4 - ojačevalnik, 5 - aktuator, 6 - povratni element, 7 - korekcijski element .

Če je preneseno dejanje odvisno samo od vrednosti nadzorovanega parametra, tj. ni odvisno od časa, se taka povezava šteje za togo. Trda povratna informacija deluje tako v ustaljenih kot v prehodnih stanjih.Prilagodljiva povratna zanka se nanaša na povezavo, ki deluje samo v prehodnem načinu. Prilagodljiva povratna informacija je označena s prenosom vzdolž nje na vhod prvega ali drugega derivata spremembe nadzorovane spremenljivke skozi čas. Pri prožni povratni zvezi izhodni signal obstaja le, ko se nadzorovana spremenljivka spreminja skozi čas.

Osnovna povratna povezava povezuje izhod regulacijskega sistema z njegovim vhodom, tj. povezuje krmiljeno vrednost z glavno. Ostali pregledi se štejejo za dopolnilne ali lokalne. Dodatna povratna informacija prenaša akcijski signal iz izhoda vsake povezave v sistemu na vhod vsake prejšnje povezave. Uporabljajo se za izboljšanje lastnosti in lastnosti posameznih elementov.