Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Системы автоматического управления (САУ)





Служат для автоматического выполнения операций, которые задаются устройствами без участия человека. Человек лишь подает первоначальный пусковой импульс, но часто и такой импульс подается самой автоматической системой.

Так же как и системы САР системы управления делятся на:

- замкнутые и разомкнутые;

- дискретные и непрерывные;

- стабилизирующие, с программным управлением и следящие;

- обыкновенные, самонастраивающиеся и самообучающиеся.

Определение стабилизирующих и программных САУ совпадает с определением систем автоматического регулирования.

Следящие САУ - это системы, у которых закон изменения регулируемой величины заранее неизвестен. Примером являются системы автоматического сопровождения цели (телескоп следит за движением небесного тела, слежение за самолетом или НЛО и т.п.);

Обыкновенными САУ называют системы, которые не изменяют своей структуры в процессе работы.

Самонастраивающиеся (адаптивные) системыспособны перестраиваться таким образом, чтобы компенсировать внешние условия, продолжая обеспечивать необходимую точность управления.

Самообучающиеся САУпри отыскании оптимального режима работы объекта, система автоматически совершенствуется по мере накопления опыта управления. При этом, система находит неизвестный при ее конструировании способ функционирования, который является наиболее оптимальным.

Рассмотрим некоторые системы САУ.

Программные САУ делятся на:

- централизованные (управление механизмами производится по команде из цента и осуществляется по одной команде);

- децентрализованные (не имеют общего командного центра, а управляют каждым механизмом отдельно, но последовательно в соответствии с программой через электрические или механические линии связи).

В децентрализованной САУ работа механизмов может быть отрегулирована в зависимости от:

- времени (реле времени);

- от пути (конечные выключатели);

- от технологических параметров (при достижении какого – либо параметра, например, температуры).

Схема децентрализованной программной системы управления. Задачей схемы является включение механизмов последовательно, после выполнения очередной операции.

Достоинство: нет необходимости в блокировке (аварийном отключении), т.к. команда на начало работы очередного механизма подается только после окончания предыдущей операции.

Недостатки:

- большое количество оборудования;

- возможность подачи неправильных команд из–за закорачивания или обрыва цепей.

Схема системы программного управления. Схема предназначена для работы автоматического технологического оборудования (станка) и особенно эффективна для обработки деталей со сложными криволинейными поверхностями.

Следящая САУ на потенциометрах.Служит для передачи углового перемещения на расстояние без механической связи.



Копировально – следящая система. Применяется для воспроизведения ступенчатых и фасонных поверхностей по шаблону (копиру) при обработке деталей на фрезерных, шлифовальных и токарных станках (изготовление ключей по копиру).

Траектория перемещения инструмента (фрезы, резца или шлифовального круга) по отношению к заготовке определяется формой шаблона, по кривой которого скользит щуп датчика, управляемого измерительным приводом. Щуп датчика следит за положением режущего инструмента, а система определяет отклонение щупа от заданного значения, т.е. сводит рассогласование к нулю.

Следящие системы копировальных устройств основаны на различных принципах действия и имеют различное конструктивное оформление. Они могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими или комбинированными.

Адаптивные (самонастраивающиеся) системы автоматического управления. Эти системы имеют способность приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям и перестраиваться таким образом, чтобы компенсировать указанные изменения, продолжая обеспечивать необходимую точность регулирования.

В зависимости от поставленной задачи и методов ее решения, адаптивные системы делятся на:

- экстремальные;

- самообучающиеся.

Экстремальные адаптивные системы – это системы, у которых настройка, программа действия автоматически изменяется в зависимости от изменения внешних условий или внутреннего состояния системы с целью создания оптимального (наилучшего, наивыгоднейшего) режима работы объекта управления. Например, выбрать наивыгоднейшую скорость движения автомобиля с целью уменьшения расхода бензина; автомат настройки на оптимальный режим резания металлообрабатывающего станка и т.п.

 


Раздел VIII. Динамические звенья

Тема 15 Типовые динамические звенья

Основные понятия и определения

Любую систему автоматики можно рассматривать с двух точек зрения:

- качественной;

- количественной.

При качественном анализе автоматической системы мы рассматриваем ее как совокупность взаимодействующих между собой функциональных элементов (датчики, усилители, задающее устройство, объект регулирования и т.п.), которые различаются между собой по конструкции и по принципу действия.

Для количественного анализа процессов, происходящих в системе (т.е. математического ее описания), систему разделяют не на функциональные, а на динамические элементы – звенья.

Динамическим звеном называется часть системы, описываемая дифференциальным уравнением определенного вида. Например, зубчатая передача, делитель напряжения – имеют одинаковое математическое описание (формулу работы). Динамическим звеном может быть функциональный элемент, его часть, несколько функциональных элементов или даже вся система автоматики в целом.

В зависимости от характера протекания переходного процесса, различают следующие типовые динамические звенья:

- усилительное;

- дифференцирующее;

- интегрирующее;

- апериодическое;

- колебательное

Усилительным (безинерционным, пропорциональным) звеном называют такое динамическое звено, у которого выходная величина в каждый момент времени пропорциональная входной величине, т.е. выходная величина воспроизводит без искажений и запаздываний входную величину. (Примеры усилительного звена: потенциометр, система рычагов, усилители, зубчатая передача и т.п.)

Дифференцирующим звеном называется такое звено, в котором выходная величина пропорциональна производной во времени входной величине, т.е. выходная величина пропорциональна скорости изменения входной величине. (Примеры дифференцирующего звена: тахометр, спидометр, цепи RC и RL, трансформаторы) .

Интегрирующее звено – такое звено, у которого выходная величина пропорциональна интегралу во времени входной величины. После прекращения действия сигнала на входе, выходной сигнал остается на том же уровне, на котором он был в момент исчезновения входного сигнала, т.е. это звено обладает памятью (Примеры интегрирующего звена: электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением, конденсатор, поршневой гидродвигатель и т.п.)

Апериодическое (инерционное) – звено, в котором при подаче на вход скачкообразного сигнала , выходная величина апериодически (по экспоненте) стремиться к новому установившемуся значению. Выходной сигнал всегда запаздывает по отношению к входному (Примеры апериодического звена: цепи LR и LC, термопары, термостаты, магнитные усилители).

Колебательное звено – звено, у которого при ступенчатом (скачкообразном) изменении входной величины, выходная величина стремиться к новому установившемуся значению, совершая при этом затухающие и незатухающие колебания (Примеры: контур RLC, масса, подвешенная на пружине, маятник, поплавковый уровнемер).

У каждого динамического звена может быть только одна входная и одна выходная величина. Причем выходная величина не должна оказывать на это звено обратного влияния, т.е. при соединении звеньев любое воздействие распространяется только от входа к выходу. Это свойство динамических звеньев называется свойством однонаправленности.

Кроме того, подключение каждого последующего звена не должно влиять на процессы, происходящие в предыдущем звене. Это свойство динамического звена называется независимостью звеньев.

Любое динамическое звено математически может быть изображено следующим образом:

Хвх (x) Хвых (y)

 

 

Рисунок 15.1. Математическое изображение динамического звена

где W(p) – передаточная функция – отношение изменения во времени сигнала на выходе звена Хвых(t) к изменению сигнала на входе того же звена Хвх(t) при нулевом начальном условии.

Для суммирующих элементов используют специальное обозначение – круг, разбитый на сектора. Если сектор залит чёрным цветом, поступающий в него сигнал вычитается, а не складывается с другими. Разветвление сигнала обозначается точкой, как и в радиотехнике.

Рисунок 15.2.Геометрическое изображение суммирующего элемента

 

Математически звенья описываются линейными дифференциальными уравнениями первого или второго порядка:

 

(15.1)

 
 


(15.2)

 

где d – дифференциал;

 
 


Для удобства расчетов введем оператор дифференцирования (D) или

 

Тогда передаточная функция звена будет иметь вид:

 

(15.3)

 

Это выражение и вписывается в прямоугольник для каждого конкретного звена.

Например, если звено описывается дифференциальным уравнением

 

T(dXвых/dt) +Xвых = K Xвх, (15.4)

 

а оператор p = d/dt, то в операторной форме это уравнение будет иметь вид:

 

(Tp + 1) Xвых(p) = KXвх (p); (15.5)

 

Передаточная функция такого звена будет иметь вид:

 

W(p) = (Tp + 1) / K. (15.6)

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.