Automātisko sistēmu elementi

Jebkura automātiskā sistēma sastāv no atsevišķiem, savstarpēji savienotiem un noteiktas funkcijas veicošiem konstrukcijas elementiem, kurus parasti sauc par elementiem vai automatizācijas līdzekļiem... No sistēmā esošo elementu veikto funkcionālo uzdevumu viedokļa tos var iedalīt uztverošajos , iestatīšana, salīdzināšana, pārveidošana, izpildvara un koriģējoša.

Sensoru elementi jeb primārie devēji (sensori) mēra tehnoloģisko procesu kontrolētos daudzumus un pārveido tos no vienas fiziskas formas citā (piemēram, termoelektriskais termometrs pārvērš temperatūras starpību termoEMF).

Automatizācijas iestatīšanas elementi (iestatīšanas elementi) kalpo, lai iestatītu nepieciešamo vadāmā mainīgā Xo vērtību. Tā faktiskajai vērtībai ir jāatbilst šai vērtībai. Izpildmehānismu piemēri: mehāniskie izpildmehānismi, elektriskie izpildmehānismi, piemēram, mainīgas pretestības rezistori, mainīgas induktors un slēdži.

Automatizācijas komparatori salīdzina kontrolētās vērtības X0 iepriekš iestatīto vērtību ar faktisko vērtību X. Salīdzinājuma izejā saņemtais kļūdas signāls ΔX = Xo — X tiek pārraidīts vai nu caur pastiprinātāju, vai tieši uz piedziņu.

Transformējošie elementi veic nepieciešamo signāla pārveidi un pastiprināšanu magnētiskajos, elektroniskajos, pusvadītāju un citos pastiprinātājos, kad signāla jauda ir nepietiekama turpmākai izmantošanai.

Izpildelementi rada kontroles darbības uz vadības objektu. Tie maina kontrolētajam objektam piegādātās vai no tā izņemtās enerģijas vai vielas daudzumu tā, lai kontrolētā vērtība atbilstu noteiktai vērtībai.

Korektīvie elementi kalpo vadības procesa kvalitātes uzlabošanai.

Papildus galvenajiem elementiem automātiskajās sistēmās ir arī meitasuzņēmumi, kas ietver komutācijas ierīces un aizsargelementus, rezistorus, kondensatorus un signalizācijas iekārtas.

Viss automatizācijas elementi neatkarīgi no to mērķa tiem ir noteikts raksturlielumu un parametru kopums, kas nosaka to darbības un tehnoloģiskās īpašības.

Galvenais no galvenajiem raksturlielumiem ir elementa statiskais raksturlielums... Tas attēlo izejas vērtības Хвх atkarību no ieejas Хвх stacionārā režīmā, t.i. Xout = f(Xin). Atkarībā no ievadītā daudzuma zīmes ietekmes, neatgriezeniski (kad izvadītā daudzuma zīme paliek nemainīga visā variāciju diapazonā) un atgriezeniski statiskie raksturlielumi (kad ievades daudzuma zīmes maiņa izraisa izmaiņas izlaides daudzuma zīme) izšķir.

Dinamisko raksturlielumu izmanto, lai novērtētu elementa veiktspēju dinamiskā režīmā, t.i. ar straujām ievades vērtības izmaiņām. To nosaka pārejoša reakcija, pārsūtīšanas funkcija, frekvences reakcija. Pārejoša reakcija ir izejas vērtības Xout atkarība no laika τ: Xvx = f (τ) — ar ieejas signāla Xvx lēciena maiņu.

Transmisijas koeficientu var noteikt no elementa statiskajiem raksturlielumiem. Ir trīs veidu pārraides faktori: statiskie, dinamiskie (diferenciālie) un relatīvie.

Statiskais pastiprinājums Kst ir izejas vērtības Xout attiecība pret ievadi Xin, tas ir, Kst = Xout / Xvx. Pārsūtīšanas koeficientu dažreiz sauc par konversijas koeficientu. Saistībā ar konkrētiem konstrukcijas elementiem statisko pārraides koeficientu sauc arī par pastiprinājumu (pastiprinātos), samazināšanas koeficientu (pārnesumkārbās), transformācijas koeficients (transformatoros) utt.

Elementiem ar nelineāru raksturlielumu izmanto dinamisko (diferenciālo) pārneses koeficientu Kd, t.i., Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Relatīvais pārraides koeficients Cat ir vienāds ar elementa ΔXout / Xout.n izejas vērtības relatīvo izmaiņu attiecību pret ievades daudzuma ΔXx / Xx.n relatīvajām izmaiņām,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

kur Xvih.n un Xvx.n - izejas un ievades daudzumu nominālās vērtības. Šis koeficients ir bezizmēra vērtība, un tas ir ērti, salīdzinot elementus, kas atšķiras pēc konstrukcijas un darbības principa.

Jutības slieksnis — mazākā ievades daudzuma vērtība, pie kuras ir manāmas izvades daudzuma izmaiņas.To izraisa berzes elementu klātbūtne konstrukcijās bez smērvielām, spraugas un atstarpes locītavās.

Automātisko slēgto sistēmu raksturīga iezīme, kur tiek izmantots vadības princips ar novirzi, ir atgriezeniskās saites klātbūtne. Apskatīsim atgriezeniskās saites principu, izmantojot elektriskās apkures krāsns temperatūras kontroles sistēmas piemēru. Lai uzturētu temperatūru noteiktajās robežās, kontroles darbība ieejot objektā, t. sildelementiem piegādātais spriegums tiek veidots, ņemot vērā temperatūras vērtību.

Izmantojot primāro temperatūras devēju, sistēmas izeja ir savienota ar tās ieeju. Šādu saiti, tas ir, kanālu, pa kuru informācija tiek pārraidīta pretējā virzienā, salīdzinot ar vadības darbību, sauc par atgriezeniskās saites saiti.

Atsauksmes var būt pozitīvas un negatīvas, stingras un elastīgas, pamata un papildu.

Pozitīvas atgriezeniskās saites attiecības tiek izmantotas, ja atgriezeniskās saites un atsauces ietekmes pazīmes sakrīt. Pretējā gadījumā atsauksmes tiek sauktas par negatīvām.

Elastīgās atgriezeniskās saites shēmas: a, b, c — diferenciācija, d un e — integrācija
Vienkāršākās automātiskās vadības sistēmas shēma: 1 — vadības objekts, 2 — galvenā atgriezeniskā saite, 3 — salīdzināšanas elements, 4 — pastiprinātājs, 5 — izpildmehānisms, 6 — atgriezeniskās saites elements, 7 — korekcijas elements .

Ja pārraidītā darbība ir atkarīga tikai no kontrolētā parametra vērtības, t.i., tā nav atkarīga no laika, tad šāds savienojums tiek uzskatīts par stingru. Cietā atgriezeniskā saite darbojas gan stabilā, gan pārejošā stāvoklī.Elastīga cilpa attiecas uz saiti, kas darbojas tikai pārejas režīmā. Elastīgo atgriezenisko saiti raksturo tā pārraide uz kontrolētā mainīgā lieluma izmaiņu laika gaitā pirmā vai otrā atvasinājuma ievadi. Elastīgās atgriezeniskās saites gadījumā izejas signāls pastāv tikai tad, kad kontrolētais mainīgais laika gaitā mainās.

Pamata atgriezeniskā saite savieno vadības sistēmas izeju ar tās ieeju, t.i., tā savieno kontrolēto vērtību ar galveno. Pārējās atsauksmes tiek uzskatītas par papildu vai vietējām. Papildu atgriezeniskā saite pārraida darbības signālu no katras sistēmas saites izejas uz katras iepriekšējās saites ievadi. Tos izmanto, lai uzlabotu atsevišķu elementu īpašības un īpašības.