Delar av automatiska system

Varje automatiskt system består av separata strukturella element, sammanlänkade och utför vissa funktioner, som vanligtvis kallas element eller automatiseringsmedel... Ur synvinkeln av de funktionella uppgifter som utförs av elementen i systemet, kan de delas in i att uppfatta , inställning , jämförelse, omvandling, verkställande och korrigerande.

Sensorelement eller primära omvandlare (sensorer) mäter de kontrollerade kvantiteterna av tekniska processer och omvandlar dem från en fysisk form till en annan (till exempel, termoelektrisk termometer omvandlar temperaturskillnaden till termoEMF).

Inställningselement för automatiseringen (inställningselement) tjänar till att ställa in det erforderliga värdet för den styrda variabeln Xo. Dess verkliga värde måste matcha detta värde. Exempel på ställdon: mekaniska ställdon, elektriska ställdon såsom variabla resistansmotstånd, variabla induktorer och brytare.

Komparatorer för automatisering jämför det förinställda värdet för det styrda värdet X0 med ärvärdet X. Felsignalen som tas emot på utgången från komparatorn ΔX = Xo — X överförs antingen genom förstärkaren eller direkt till frekvensomriktaren.

Transformeringselement utför den nödvändiga signalomvandlingen och förstärkningen i magnetiska, elektroniska, halvledarförstärkare och andra förstärkare när signaleffekten är otillräcklig för vidare användning.

Exekutiva element skapar kontrollåtgärder på kontrollobjektet. De ändrar mängden energi eller materia som tillförs eller tas bort från det kontrollerade objektet så att det kontrollerade värdet motsvarar ett givet värde.

Korrigerande element tjänar till att förbättra kvaliteten på förvaltningsprocessen.

Utöver huvudelementen i automatiska system finns även dotterbolag, som inkluderar kopplingsanordningar och skyddselement, motstånd, kondensatorer och signalutrustning.

Allt automationselement oavsett deras syfte har de en viss uppsättning egenskaper och parametrar som bestämmer deras operativa och tekniska egenskaper.

Huvudkaraktäristiken är en statisk egenskap hos ett element... Den representerar beroendet av utgångsvärdet Хвх på ingången Хвх i stationärt läge, dvs. Xout = f(Xin). Beroende på påverkan av tecknet för den ingående kvantiteten, irreversibla (när tecknet för den utgående kvantiteten förblir konstant genom hela variationsintervallet) och reversibla statiska egenskaper (när en förändring i tecknet för den ingående kvantiteten leder till en förändring i tecken på utgående kvantitet) särskiljs.

En dynamisk egenskap används för att utvärdera prestandan för ett element i ett dynamiskt läge, dvs. med snabba förändringar i ingångsvärdet. Den ställs in av transientsvar, överföringsfunktion, frekvenssvar. Transientsvaret är beroendet av utgångsvärdet Xout på tiden τ: Xvx = f (τ) — med en hoppliknande förändring av insignalen Xvx.

En transmissionsfaktor kan bestämmas från elementets statiska egenskaper. Det finns tre typer av transmissionsfaktorer: statisk, dynamisk (differentiell) och relativ.

Statisk förstärkning Kst är förhållandet mellan utgångsvärdet Xout och ingången Xin, det vill säga Kst = Xout / Xvx. Överföringsfaktorn kallas ibland för konverteringsfaktor. I förhållande till specifika strukturella element kallas det statiska utväxlingsförhållandet också förstärkning (i förstärkare), reduktionsförhållande (i växellådor), transformationsfaktor (i transformatorer) etc.

För element med en icke-linjär karakteristik används en dynamisk (differentiell) överföringskoefficient Kd, dvs Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Relativ överföringskoefficient Cat är lika med förhållandet mellan den relativa förändringen i utgångsvärdet för elementet ΔXout / Xout.n och den relativa förändringen av ingångskvantiteten ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

där Xvih.n och Xvx.n — nominella värden för utgående och ingående kvantiteter. Denna koefficient är ett dimensionslöst värde och är praktiskt när man jämför element som är olika i design och funktionsprincip.

Känslighetströskel — det minsta värdet av den ingående kvantiteten vid vilken det finns en märkbar förändring i utmatningskvantiteten.Det orsakas av närvaron av friktionselement i strukturer utan smörjmedel, luckor och glapp i lederna.

En karakteristisk egenskap hos automatiska slutna system, där principen om styrning genom avvikelse används, är närvaron av återkoppling. Låt oss titta på principen för återkoppling med exemplet på ett temperaturkontrollsystem för en elektrisk uppvärmningsugn. För att hålla temperaturen inom de angivna gränserna ska kontrollåtgärden som går in i anläggningen, dvs. spänningen som tillförs värmeelementen bildas med hänsyn till temperaturvärdet.

Med hjälp av en primär temperaturgivare ansluts systemets utgång till dess ingång. En sådan länk, det vill säga en kanal genom vilken information överförs i motsatt riktning jämfört med kontrollåtgärden, kallas en återkopplingslänk.

Feedback kan vara positiv och negativ, stel och flexibel, grundläggande och kompletterande.

En positiv feedbackrelation åberopas när tecknen på feedback och referentpåverkan matchar. Annars kallas återkopplingen negativ.

Flexibla återkopplingskretsar: a, b, c — differentiering, d och e — integration
Schema för det enklaste automatiska styrsystemet: 1 — styrobjekt, 2 — huvudåterkopplingslänk, 3 — jämförelseelement, 4 — förstärkare, 5 — ställdon, 6 — återkopplingselement, 7 — korrigeringselement .

Om den överförda åtgärden endast beror på värdet på den kontrollerade parametern, det vill säga den beror inte på tid, anses en sådan anslutning vara stel. Hård återkoppling fungerar i både stabila och transienta tillstånd.En flexibel loopback hänvisar till en länk som endast fungerar i transientläge. Flexibel återkoppling kännetecknas av överföringen längs den till ingången av den första eller andra derivatan av förändringen i den styrda variabeln över tiden. Vid flexibel återkoppling existerar utsignalen endast när den styrda variabeln ändras över tiden.

Grundläggande återkoppling kopplar styrsystemets utgång till dess ingång, dvs den kopplar det styrda värdet till det huvudsakliga. Resten av recensionerna anses vara kompletterande eller lokala. Ytterligare återkoppling sänder en åtgärdssignal från utgången från varje länk i systemet till ingången för varje föregående länk. De används för att förbättra egenskaperna och egenskaperna hos enskilda element.