Elementer af automatiske systemer

Ethvert automatisk system består af separate strukturelle elementer, indbyrdes forbundne og udfører visse funktioner, som normalt kaldes elementer eller automatiseringsmidler... Ud fra synspunktet om de funktionelle opgaver, som elementerne i systemet udfører, kan de opdeles i at opfatte , indstilling , sammenligning, transformation, udøvende og korrigerende.

Sensorelementer eller primære transducere (sensorer) måler de kontrollerede mængder af teknologiske processer og konverterer dem fra én fysisk form til en anden (f.eks. termoelektrisk termometer omdanner temperaturforskellen til termoEMF).

Indstillingselementer for automatiseringen (indstillingselementer) tjener til at indstille den nødvendige værdi af den styrede variabel Xo. Dens faktiske værdi skal svare til denne værdi. Eksempler på aktuatorer: mekaniske aktuatorer, elektriske aktuatorer såsom variable modstandsmodstande, variable induktorer og kontakter.

Komparatorer til automatisering sammenligner den forudindstillede værdi af den kontrollerede værdi X0 med den faktiske værdi X. Fejlsignalet modtaget på udgangen af ​​komparatoren ΔX = Xo — X sendes enten gennem forstærkeren eller direkte til drevet.

Transformerende elementer udfører den nødvendige signalkonvertering og forstærkning i magnetiske, elektroniske, halvleder- og andre forstærkere, når signaleffekten er utilstrækkelig til videre brug.

Executive-elementer skaber kontrolhandlinger på kontrolobjektet. De ændrer mængden af ​​energi eller stof, der tilføres til eller fjernes fra det kontrollerede objekt, så den kontrollerede værdi svarer til en given værdi.

Korrigerende elementer tjener til at forbedre kvaliteten af ​​ledelsesprocessen.

Ud over hovedelementerne i automatiske systemer er der også datterselskaber, som omfatter koblingsenheder og beskyttelseselementer, modstande, kondensatorer og signaludstyr.

Alt automatiseringselementer uanset deres formål har de et bestemt sæt af egenskaber og parametre, der bestemmer deres operationelle og teknologiske karakteristika.

Hovedkarakteristikaene er en statisk karakteristik af et element... Det repræsenterer afhængigheden af ​​udgangsværdien Хвх af indgangen Хвх i stationær tilstand, dvs. Xout = f(Xin). Afhængigt af indflydelsen af ​​fortegnet for input-mængden, irreversible (når fortegnet for output-mængden forbliver konstant gennem hele variationsområdet) og reversible statiske karakteristika (når en ændring i fortegnet for input-mængden fører til en ændring i tegn på outputmængden) skelnes.

En dynamisk karakteristik bruges til at evaluere et elements ydeevne i en dynamisk tilstand, dvs. med hurtige ændringer i inputværdien. Det indstilles af transientrespons, overførselsfunktion, frekvensrespons. Transientsvaret er afhængigheden af ​​udgangsværdien Xout af tiden τ: Xvx = f (τ) — med en springlignende ændring af indgangssignalet Xvx.

En transmissionsfaktor kan bestemmes ud fra elementets statiske karakteristika. Der er tre typer transmissionsfaktorer: statisk, dynamisk (differentiel) og relativ.

Statisk forstærkning Kst er forholdet mellem outputværdien Xout og input Xin, det vil sige Kst = Xout / Xvx. Overførselsfaktoren kaldes nogle gange konverteringsfaktoren. I forhold til specifikke strukturelle elementer kaldes det statiske transmissionsforhold også gain (i forstærkere), reduktionsforhold (i gearkasser), transformationsfaktor (i transformere) etc.

For elementer med en ikke-lineær karakteristik bruges en dynamisk (differentiel) overførselskoefficient Kd, dvs. Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Relativ transmissionskoefficient Cat er lig med forholdet mellem den relative ændring i udgangsværdien af ​​elementet ΔXout / Xout.n og den relative ændring af inputmængden ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

hvor Xvih.n og Xvx.n — nominelle værdier af output- og inputmængder. Denne koefficient er en dimensionsløs værdi og er praktisk, når man sammenligner elementer, der er forskellige i design og funktionsprincip.

Følsomhedstærskel — den mindste værdi af inputmængden, hvor der er en mærkbar ændring i outputmængden.Det er forårsaget af tilstedeværelsen af ​​friktionselementer i strukturer uden smøremidler, mellemrum og tilbageslag i leddene.

Et karakteristisk træk ved automatiske lukkede systemer, hvor princippet om kontrol ved afvigelse anvendes, er tilstedeværelsen af ​​feedback. Lad os se på princippet om feedback ved at bruge eksemplet på et temperaturkontrolsystem til en elektrisk varmeovn. For at holde temperaturen inden for de angivne grænser skal kontrolhandlingen ind i anlægget, dvs. spændingen, der leveres til varmeelementerne, dannes under hensyntagen til temperaturværdien.

Ved hjælp af en primær temperaturtransducer forbindes systemets udgang til dets indgang. Et sådant link, det vil sige en kanal, hvorigennem information transmitteres i den modsatte retning sammenlignet med kontrolhandlingen, kaldes et feedbacklink.

Feedback kan være positiv og negativ, rigid og fleksibel, grundlæggende og yderligere.

Et positivt feedbackforhold påberåbes, når tegnene på feedback og referentpåvirkning matcher. Ellers kaldes feedbacken negativ.

Fleksible feedbackkredsløb: a, b, c — differentiering, d og e — integration
Skema for det enkleste automatiske kontrolsystem: 1 — kontrolobjekt, 2 — hovedfeedback-link, 3 — sammenligningselement, 4 — forstærker, 5 — aktuator, 6 — feedback-element, 7 — korrektionselement.

Hvis den transmitterede handling kun afhænger af værdien af ​​den kontrollerede parameter, dvs. den afhænger ikke af tid, betragtes en sådan forbindelse som stiv. Hård feedback fungerer i både stabil og forbigående tilstand.En fleksibel loopback refererer til et link, der kun fungerer i transient mode. Fleksibel feedback er karakteriseret ved transmissionen langs den til input fra den første eller anden afledede af ændringen i den kontrollerede variabel over tid. Ved fleksibel feedback eksisterer udgangssignalet kun, når den styrede variabel ændres over tid.

Grundlæggende feedback forbinder kontrolsystemets udgang til dets input, dvs. den forbinder den kontrollerede værdi med den primære. Resten af ​​anmeldelserne betragtes som supplerende eller lokale. Yderligere feedback transmitterer et handlingssignal fra outputtet af hvert link i systemet til input fra hvert tidligere link. De bruges til at forbedre de enkelte elementers egenskaber og karakteristika.