Автоматические системы: основные понятия и определения. Структура автоматизированных систем расчетов. Функциональная схема АСР. Статические и астатические системы. Преобразование Лапласа

1.основные понятия и определения

Кибернетика-наука занимающаяся управлением.: Теория информационных устройств и Теория управления.

ТУ-прикладная инженерная дисциплина изучающая принципы построения и методы расчета систем автоматического управления.

Автоматические системы регулирования-это частный случай систем автоматического управления.

Изучающая АСР наука-теория автоматического регулирования.

Автоматизация-внедрение автоматических устройств в тот или иной процесс.

-процесс совершенствования производства, характеризуемый уменьшением потока информации от человека к машине и повышение самостоятельности различных уровней и звеньев управления.

  Большое кол-во САУ отличаются:

1.Физической природой

2.Принципом действия

3.конструктвно

  Назначение:

1.контроль параметров ТП.

2.сигнализация

3.блокировка

4.защита персонала оборудования

5.управление ТП

6.пуск и остановка.

Управление-организация какого либо процесса обеспечивающее достижения поставленной цели.

Цель: обеспечение требуемого закона изменения регулируемой величины.

Автоматическое регулирование-изменение какой либо физической величины по требуемому закону без непосредственного участия человека.

Регулируемая величина-это параметр который необходимо поддерживать постоянно или изменять по определенному закону

Автоматический реулятор-это устройство автоматически решающее задачи регулирования в данном объекте.

Объект регулирования-промышленные установки в которых необходимо регулировать какой либо параметр.

Автоматическая система регулирования-автоматическая система с замкнутой цепью воздействия, в которой регулирующее воздействие вырабатывается в результате сравнения истинных значений регулируемой велчины с заданным значением.

  Истинное значение регулируемой величины-значение в рассматриваемый момент времени.

Значение регулируемой величины которое оператор стремится получить в установившимся режиме от находящейся в равновесии системы регулирования при заранее заданных ее режимах значений.

  Задающее значение-воздействие на систему определяющий требуемый закон регулируемой величины.

  Измеренное значение-измеренное значение, истинное значение на основании данного прибра.

  Возмущающее воздействие-воздействие определяющее, стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой величиной.

  Входное воздействие-аоздействие подаваемое на вход.

2. Структура АСР

Основная задача: у(t)=q(t)

y(t)-функция описывающая изменение во времени регулируемой величины.

q(t)-функция характеризующая требуеый закон регулирования.

Во все моменты времени система должна работать с заданной степенью точности.

Структура автоматической системы регулирования:

 Совокупность частей автоматической системы на которые она может быть разделена и пути передачи воздействий между ними образующий автоматическую систему.

АСР состоит:

1.Объект регулирования (ОР)

2.Измерительные устройства (ИУ)

3.Задающее устройство (ЗД, ЗУ)

4.Суммирующее устройство (СУ)

5.Усилитель (У)

6.Исполнительный механизм (ИМ)

7.Регулирующий орган (РО)

  Виды структур:

1)Алгоритмическая структура. Где каждая часть предназначена для каждого алгоритма, преобразование ее входной величины, являющейся частью алгоритма функционирования автоматической системы.

2)Функциональная-структура, где каждая часть предназначенная для выполнения определенной функции.

3)Конструктивная-структура, где каждая часть представляет самостоятельное конструктивное целое.

Функции автоматической системы:

1Получение информации

2Обработка информации

3Формирование закона регулирования

4Регулрующее воздействие

Выделяют как частные

1Сравнение сигнала

2незадача сигнала

  Структурная схема-графическое изображение структуры.

Требования:

1Выполняюся без масштаба.

2В виде прямоугольников

3Пути передачи воздействий между частями системы изображают в виде стрелок в направлении передачи сигналов.

а)

б)

в)

г)

д)

Структуры систем автоматики;

а-разомкнутая система программного управления; б-разомкнутая информационная система; в-замкнутая система (с обратной связью); г-разомкнутая система с управлением по возмущению; д-комбинированная система с управлением по возмущению и обратной связью.

Структурная схема

X1,X2,Xm-регулируемая величина (выходной параметр)

У1,У2,Уm-текущее значение регулируемого параметра

q1,q2,qm-задающее воздействие

Е1,Е2,Еm-управляющее воздействие компенсирующее отклонение выходных параметров

f1,f2,fm-возмущающее воздействие

E=Xзд±Xрег

а)Е=0 б)Е>0 в)Е<0

3.Функциональная схема АСР. Характеристики элементов АСР.

  Функциональная схема-система в которой показаны не только взаимосвязи между элементами, но и функциональное назначение каждого элемента.

1-система автоматического контроля

НП-нормирующий преобразователь

СУ-элемент сравнения

2система управления

Классификация связей:

1.Оснавная связь структурной схемы АСР образованна основной степенью воздействия между участками этой цепи.

2.Дополнительная связь-связь структурной схемы АСР образующая пути передачи воздействия в дополнения к основным цепям или к какому либо участку.

3.Дополнительная обратная связь-связь направленная от выхода к входу рассматриваемого участка:

а)положительная  б)отрицательная

4.Главная обратная связь-связь с выхода ОР на вход АР

Е=Хзд±Хо.с.

5.Местная обратная связь-с выхода на вход

  Звено-элемент входящий в САУ, в котором определенным образом преобразуется входной параметр в выходной.

Условное обозначения звена:

Такой подход позволяет создавать модели элементов самых различных природных систем.

АСР с разомкнутой обратной связью:

Алгоритм управления САУ сводится к следующему: измерения фактического значения управляемой величины, сравнения фактического значения с заданным, выработка управляемого воздействия

 Характеристики элементов АСР

Под элементом АСР подразумевается конструктивно обособленные части выполняющие определенные функции.

  Элементы делятся: Основные и Вспомогательные

По виду выполняемых функций:

1чувствительные элементы преобразующие различные не электрические величины в унифицированные сигналы

2усилители: не изменяя физической природы

3вычислительные элементы: различные логические операции

4исполнительные элементы: приводят в движение тот или иной РО

5стабилизаторы: обеспечивают заданные значения тока на выходе  и напряжении при изменении входного

По физическому признаку:

1)электрические   2)гидравлические    3)пневматические

Различают пассивные и активные

Пассивными элементами называются элементы если они выполняют свои функции без использования энергии источника питания.

Активные элементы –это элементы использующие энергию источника питания.

Характеристики:

1статическая, когда входные и выходные величины не изменяются с течением времени.

2динамическая y=f(t) и вызывает тем самым изменение выходной величины в элементе.

Это соответствует динамическому режиму и вызывает возникновение переходных процессов y=f(x).

 Статические характеристики могут быть линейными и нелинейными следовательно и элементы.

Порог чувствительности:

Линейное значение входной величины вызывающее изменение выходной величины  Δ=2а, Δ-зона не чувствительности.