Балаковский институт техники, технологии и управления (филиал)
ГОУ ВПО Саратовский государственный технический университет
Факультет инженерно-строительный
ЛЕКЦИИ
по дисциплине «ЭУСУ»
специальности 220201.65-Управление и информатика в технических системах
для студентов очной формы обучения
Автор: к.т.н. доцент Рогова М.В.
2010 г.
ЛЕКЦИЯ 1.
Цель лекции – ознакомление со структурой и назначением автоматических систем, назначением элементов в системе.
Задачи лекции
- изучить основные виды автоматических систем
- изучить основные виды элементов систем
Вопросы, рассматриваемые на лекции
1. Виды автоматических систем. Функциональная схема САУ.
2. Классификация элементов систем. Унификация элементов САУ. Уравнение движения элемента.
Виды автоматических систем.
В зависимости от выполняемых функций все системы можно разделить на 4 группы:
1. Система автоматического управления (САУ).
2. Система автоматического регулирования (САР).
3. Система автоматического контроля (САК).
4. Система автоматической защиты (САЗ).
Под САУ следует понимать системы, которые обеспечивают перевод координат ОУ из точки начального положения в заданную точку. В зависимости от характера движения САУ делятся на 5 видов:
- простые СУ (нагрев печи);
- системы оптимального управления, при котором движение координат ОУ к заданной точке протекает за определенное время (когда скорость нагрева печи ограничена технологическим процессом);
- системы программного управления: движение осуществляется по заданной программе (металлорежущие станки);
- системы экстремального управления (системы, в которых самостоятельно определяется наивыгоднейший режим работы ОУ);
- системы функционального управления (когда движение начинается при выполнении совокупности операций).
Под САР понимается система, в которой после вывода координат объекта в заданную точку эти координаты следует удерживать в окрестности этой точки при действии на объект различных возмущающих воздействий. Могут работать по замкнутому, разомкнутому и комбинированному циклам. Бывают статические и астатические. По характеристикам звеньев, входящих в систему: линейные и нелинейные, импульсные и релейно – импульсные.
Под САК понимают системы, которые контролируют параметры технологических процессов или состояния объектов управления. Обычно являются разомкнутыми (звуковая или световая сигнализация).
САЗ используются для отключения поврежденного ОУ или для прекращения хода всего технологического процесса.
Функциональная схема САУ.
Управление каким-либо объектом — это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процессов в объекте или требуемого изменения его состояния. Основой управления является переработка информации о состоянии ОУ. ОУ может принадлежать к живой и к неживой природе.
Управление может осуществляться как человеком, так и техническим устройством. Управление без участия человека называется автоматическим. Техническое устройство, с помощью которого осуществляется автоматическое управление, называется управляющим устройством.
Совокупность УУ и ОУ составляет САУ. Состояние ОУ характеризуется выходной величиной х, на вход ОУ подается управляющее воздействие U.
F – возмущающее воздействие или помеха, которое изменяет состояние ОУ и препятствует управлению.
Хз – задающее воздействие, содержащее информацию о цели управления, т.е. о требуемом значении x.
Вычислительное устройство (измерительное устройство, датчик) служит для измерения подаваемых на УУ воздействий и сигналов Х, Х3, F. Реализует алгоритм работы УУ.
Исполнительное устройство служит для непосредственного управления объектом, для изменения его состояния в соответствии с сигналами, выдаваемыми ВУ.
В состав САУ могут входить различные специальные устройства - преобразователи.
Классификация элементов систем
По функциональному назначению: измерительно-преобразовательные; усилительно-преобразовательные; задающие; сравнивающие; исполнительные; корректирующие; вспомогательные (логические, коммутирующие, хранения, преобразователи).
По виду описывающих их уравнений: линейные; линеаризованные; нелинейные.
По характеру изменения выходной величины: непрерывные; импульсные; цифровые; релейные;
По физическим принципам действия: электрические; магнитные; тепловые; механические; оптические.
По роду энергии сигнала: электрические; гидравлические; пневматические; механические; комбинированные.
По способности к различению знака (фазы) входного сигнала: реверсивные; нереверсивные.
По наличию вспомогательного источники энергии: пассивные; активные.
Измерительно- преобразовательный элемент (датчик) предназначен для получения информации о текущем состоянии ОУ и преобразования ее в форму, пригодную для работы элемента сравнения.
Усилительно - преобразовательный элемент предназначен для усиления и преобразования сигнала за счет вспомогательного источника питания до величины, достаточной и удобной для работы последующих элементов САУ.
Задающий элемент - выработка требуемого сигнала может быть реализована на элементах памяти или в виде программного механизма.
Сравнивающий элемент - для получения рассогласования между требуемым значением управляемой координаты (задаваемым сигналом задатчика) и оценкой ее действительного состояния, определяемого выходным сигналом измерительного преобразователя.
Исполнительные элементы, служащие для отработки управляющего сигнала (двигатели, клапаны, заслонки), иногда совмещают с усилительно- преобразовательным в едином блоке.
Корректирующие элементы - для улучшения динамических свойств системы.
Вспомогательные элементы используются для согласования сигналов между непрерывной и импульсно-цифровой частями САУ.
Унификация элементов САУ.
Осуществляется в рамках государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСП). В основу построения ГСП положен один из основных системных принципов, а именно принцип совместимости отдельных элементов: информационной; энергетической; метрологической; конструктивной; эксплуатационной.
Передача информации в системе управления между сопряженными элементами осуществляется унифицированными сигналами электрической или пневматической ветви.
Сигналы электрической ветви подразделяется на следующие классы:
Стандарт регламентирует предел изменения сигналов каждого вида. Для токовых сигналов постоянного тока 0-5 мА, 0-20мА
Для сигналов напряжения постоянного тока 0-10мВ, 0-100мВ; переменного тока 0-10В, -10…0…+10В.
Для пневматических сигналов 0,02-0,14 Па.
Уравнение движения элемента.
Это уравнение, определяющее изменение во времени входной координаты элемента (т.е. сигнала) по заданному изменению во времени его выходной координаты.
Режим работы элемента, при котором входные и выходные координаты являются функциями времени, называется динамическим, а уравнение – уравнением динамики.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
