Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Функциональные и принципиальные схемы

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА САР

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ САР

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ САР

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА САР

КЛАССИФИКАЦИЯ САР

Лекция 2 Основы теории автоматического регулирования

Вопросы

1. Что называется управлением?

2. Что называется автоматическим управлением?

3. Что называется системой автоматического управления?

4. Что является основной задачей автоматического управления?

5. Что называется объектом управления?

6. Что называется управляемой величиной?

7. Что называется управляющим органом?

8. Что называется чувствительным элементом?

9. Что такое входная и выходная величины?

10. Что называется управляющим воздействием?

11. Что называется возмущением?

12. Что называется отклонением от заданной величины?

13. Что называется управляющим устройством?

14. Что называется задающим устройством?

15. Что называется функциональной схемой и из чего она состоит?

16. В чем отличие сигнала от физической величины?

17. В чем суть принципа разомкнутого управления?

18. В чем суть принципа компенсации?

19. В чем суть принципа обратной связи?

20. Перечислите достоинства и недостатки принципов управления?

21. Какой частный случай управления называется регулированием?

22. В чем отличие систем прямого и непрямого регулирования?

 

Структурная статическая схема САР приведена на рис. 5.1. В любой САР по функциональным признакам можно выделить ряд устройств и составляющих их элементов: устройство измерения (УИ), получающее информацию от объекта регулирования (ОР), в котором в свою очередь можно выделить датчик (Д), непосредственно подключенный к ОР, информационные преобразователи (ИнП); устройство управления и обработки информации (УУиОИ), в качестве которого в САР используют устройство сравнения (УСр) и устройство управления (УУ), формирующее команды управления; устройство воздействия (УВ) на объект регулирования, в котором можно выделить исполнительное устройство (НУ) и регулирующее устройство (РУ), непосредственно воздействующее на ОР. Наличие тех или иных устройств определяет уровень развития и организации системы. В современных сложных системах присутствуют все перечисленные функциональные устройства и элементы. В простейших САР многие элементы функционально объединены в одном конструктивном узле.

Регулируемый параметр х является выходным для объекта регулирования и входным для регулятора. Он воспринимается датчиком, установленным на объекте регулирования. Это возможно, если установлен материальный (вещественный) обмен между объектом регулирования и датчиком. Сигнал с датчика поступает на информационный преобразователь и преобразуется в форму, удобную для передачи и последующей обработки.

Текущее значение параметра х с устройства измерения поступает на устройство управления и обработки информации. В устройстве сравнения текущее значение регулируемого параметра сравнивается с заданным значением z, устанавливаемым с помощью задающего устройства (ЗдУ), которое определяет цель регулирования. Для системы регулирования 2 является входной величиной и называется задающим воздействием. Разность Де — х — z называется рассогласованием, или ошибкой. Сигнал рассогласования поступает на устройство управления, которое формирует алгоритм (закон) регулирования. Команды с устройства управления поступают на исполнительное устройство. В зависимости от результата сравнения (х = z, х > z, х < z) исполнительное устройство изменяет подачу вещества (В) через регулирующее устройство, регулирующий орган (РО), осуществляя воздействие на объем регулирования. Приток или отток материального потока, воздействующего на объем регулирования, характеризуется параметром у, которыый является выходным для регулятора и входным для объекта

регулирования. При этом если Де = О, то регулирующее воздейгвие у неизменно и система автоматического регулирования находится в состоянии равновесия.

Нарушение состояния равновесия обычно связано с внешним возмущающим воздействием w или регулирующим воздействием у со стороны регулятора при изменении задающего воздействия (заданного значения z регулируемого параметра). Воздействие регулятора на объект регулирования называется главной обратной связью. Изменения всех параметров в системе регулирования принимаются положительными, если при этом значение регулируемого параметра возрастает. В связи с этим главная обратная связь в системе автоматического регулирования всегда должна быть отрицательной (при увеличении регулируемой величины регулирующее воздействие должно изменяться в сторону противодействия возрастанию регулируемого параметра).

 

Схема системы автоматического регулирования, представленная функциональными элементами и связями между ними, называется функциональной схемой. Она иллюстрирует процессы, протекающие в элементах и системе в целом. На функциональной схеме объект регулирования или управления изображается в контурном виде без соблюдения масштаба, но с соблюдением пропорций и узнаваемости. Чтобы составить функциональную схему системы автоматического регулирования, необходимо выделить функциональные элементы, выявить входные и выходные величины, определяющие воздействия на систему и ее элементы, и представить их принятыми для данной области техники условными графическими обозначениями, указав направления передачи сигналов и материальных потоков от одного элемента к другому.

При указании характеристик входных и выходных сигналов (характеристик потоков) схема превращается в функционально-поточную. Такие схемы больше привязаны к конкретным системам и идентифицируют небольшое число САР.

Для детального представления о САР составляются принципиальные (полные) схемы, которые по виду используемых элементов, связей между ними и виду энергии подразделяются на электрические, гидравлические, пневматические, механические (кинематические) и др. Для неэлектрических систем иногда используют упрощенные принципиальные схемы, которые называются конструктивными.

Для описания функциональных элементов и систем автоматического управления и регулирования используют несколько методов, в зависимости от того, для каких целей предназначены описания.

Используемые при проектировании и эксплуатации систем автоматического управления техническими объектами функциональные и принципиальные схемы дополняются лингвистическим (словесным) описанием, которого достаточно для понимания общего принципа работы системы автоматического управления. Такое описание позволяет произвести выбор и оснащение системы устройствами измерения и средствами автоматизации (устройствами обработки, управления и воздействия), но не дает количественных соотношений между входными и выходными величинами элементов и системы в целом.

Для определения количественных значений параметров элементов и систем автоматического управления применяют описание в виде дифференциальных уравнений, передаточных функций, переходных и частотных характеристик, логических функций. Такое описание не обладает наглядностью, но позволяет получать однозначные обобщенные зависимости между входными и выходными величинами, характеризующими поведение как отдельных элементов, так и системы в целом.

 

 

Конструктивная схема САР частоты вращения вала ДВС приведена на рис. 5.2. Управляющая подсистема САР выполнена на механических и гидравлических элементах. Цель функционирования системы может быть сформулирована следующим образом: при изменениях нагрузки на валу двигателя необходимо поддерживать определенную оптимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя. Это можно осуществить, регулируя подачу топлива в цилиндры. Работает система следующим образом. Жесткость пружины задатчика 5 выбирается такой, чтобы скользящая муфта датчика 6 устанавливалась в положение, соответствующее заданной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Скользящая муфта с рычажной системой выполняет функции информационного преобразователя, преобразуя горизонтальное перемещение грузов датчика в вертикальное перемещение муфты. При неравенстве крутящего момента и момента сопротивления на валу двигателя изменяется частота вращения пала. Это изменение воспринимается датчиком 6 и приводит к перемещению скользящей муфты, которая через рычаг перемешает поршеньки гидравлического золотникового усилителя-распределителя 4. Под давлением Рр рабочей жидкости перемещается Поршень гидроцилиндра 3, который через рычажную систему 2 изменяет положение рейки управления /топливного насоса, В результате изменяется подача топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Частота вращения вала двигателя восстанавливается.

На современном этапе развития задачу регулирования частоты вращения вала двигателя можно решить, используя исключительно электромеханические и электронные элементы. Схема такой САР, представлена на рис. 5.3 содержит: объект регулирования — двигатель; индукционный датчик (Д), состоящий из диска (на валу двигателя) с магнитными вставками и обмотки, подключенной к формирователю F, устройство сравнения (УСр); генератор G, выполняющий функции задающего устройства; электронный коммутатор (ЭК) и усилитель мощности (УМ), выполняющие функцию устройства управления; шаговый двигатель (ШД (АС), выполняющий функцию исполнительного механизма; заслонку В, выполняющую функции регулирующего органа (РО).

 

Работает САР следующим образом. Цель регулирования — поддерживание частоты вращения вала двигателя: сое ~ const. Изменение частоты вращения вала двигателя приводит к изменению частоты fx = to/(2л) следования импульсов на выходе датчика. Значение частоты вращения вала сог задается установкой частоты следования импульсов/z генератора G. Разностный сигнал &f~fx-fz в виде импульсов по каналам «+» или «-» поступает на электронный коммутатор. Импульсы, поступающие на ЭК, формируют команды управления шаговым двигателем. После усиления по мощности они поступают на ШД, который дискретными шагами перемещает в ту или иную сторону заслонку В, изменяя расход горючей смеси на входе в цилиндры двигателя, что приводит к изменению частоты вращения его вала.

Задачей специалистов по электромеханическим системам на современном этапе развития техники является замена механических, гидравлических, пневматических устройств в управляющей подсистеме САР на электромеханические, электрические и электронные.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | Характеристики элементов САР
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 1501; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.