Исполнительные устройства

Сравнение биологических и технических систем управления

Лекция №4 Сведения о технических средствах автоматики

Вопросы

1. В чем заключается решение задачи управления?
2. Что можно понимать под задачей регулирования?
3. Что называется управляющим органом?
4. Для чего служит исполнительное устройство?

Таблица 4‑1

№	Параметры сигналов	Название Биологических систем	Название Технических систем
	Получение сигналов	Органы чувств	Датчики
	Обработка сигнала	Мозг, память	ЭВМ (запоминающее устройство)
	Преобразование сигналов	Органы движения, руки, ноги, язык	Исполнительные устройства

Рисунок 4‑1 Схема сравнения биологических и технических датчиков

Функциональные блоки управляющей подсистемы реализуются с помощью различных технических средств автоматики.

Элементами управляющей подсистемы являются:

1. Датчики информации;

2. Блок преобразования и хранения информации;

3. Исполнительное устройство.

1. Датчики информации являются преобразователями значений различных физических процессов в электрические сигналы;

2. Преобразование и хранение информации осуществляется с помощью электронно-вычислительных устройств аналогового или цифрового типа;

3. Исполнительное устройство управляется электрическими сигналами и их преобразует в сигналы другой физической природы.

Приведем некоторые примеры датчиков:

датчик относительного перемещения (измерительный потенциометр) U= f(x)

Напряжение U снимаемое движком потенциометра, пропорционально перемещению «х» движка относительно средней точки. Если движок связать с одним из тел, а корпус с другим, то получим датчик их относительного поступательного движения.

С помощью кругового потенциометра аналогичным образом можно получить электрический сигнал, пропорциональный относительному углу поворота.

Аналогичным образом реализуются датчики угловой скорости, температуры и др. О датчиках будут специальные лекции.

Преобразователи информации - они реализуются на ЭВМ.

В исполнительных устройствах электрический сигнал преобразуется в механическое движение.

Пример: х=f(I)

Классификация технических систем управления.

По степени автоматизации функции управления делятся на:

- ручное управление - все функции управления выполняются человеком;

-автоматизированное -часть функций управления осуществляется человеком, а часть автоматическими устройствами;

-автоматическое - все функции выполняются автоматическими устройствами.

По степени сложности - на простые и сложные – (это условное разделение.)

По степени определенности выходных сигналов, возмущающих воздействий на объект и характеристик самого объекта:

- детерминированные: простые и сложные

- стохастические: простые и сложные.

- по типу объекта управления:

- механические;

-электротехнические;

-теплотехнические;

-химические.

Исполнительные устройства преобразуют управляющий сигнал в перемещение органа управления.

По характеру перемещения органа регулирования исполнительные устройства делятся на:

· прямоходные;

· поворотные.

По виду потребляемой энергии:

· гидравлические;

· пневматические;

· электрические;

· комбинированные.

Гидравлические исполнительные устройства являются наиболее надежными.

Электрические исполнительные устройства делятся на электромагнитные и электромашинные устройства.

Электромагнитные исполнительные устройства - реле, соленоиды, электромагнитные муфты.

Реле - это устройство, которое изменение электрической величины преобразует в механическое перемещение, размыкающее или замыкающее контакты.

Соленоид - катушка, внутри которой расположен якорь, перемещающийся действием электромагнитного поля катушки (рис 5.9).

Электромагнитные муфты:

· фрикционные - за счет трения;

· порошковые - изменение вязкости ферромагнитного по­рошка;

· скольжения - за счет связи через магнитное поле.

Рисунок 4‑2 Соленоид

Электромашинные исполнительные устройства - это двигатели различных типов. Делятся на:

· двигатели постоянного тока;

· двигатели переменного тока.

Рисунок 4‑3 Двигатели

Управление двигателем постоянного тока может быть со стороны якоря (якорное управление), и со стороны обмотки возбуждения (полюсное управление).

Полюсное управление позволяет уменьшить мощность исполни­тельного устройства.

Якорное управление имеет лучшее быстродействие.

Классификация технических задач управления

Управление движением механических объектов:

а. Управляемыми являются процессы изменения некоторых координат и скоростей, а управляющими являются внешние силы. Цель управления - задание желаемых значений координат и скоростей в определенные моменты времени, или на определенных участках траектории.

б. Управление электротехническими (электронными) объектами, где управляемыми являются процессы изменения напряжения, тока, мощности, а управляющими воздействиями являются электродвижущие силы (ЭДС), или токи от внешних источников, или сопротивления, емкости, индуктивности с варьируемыми характеристиками. Цели управления - обеспечения постоянства напряжения между различными узлами системы, стабилизация частоты и т.п. поддержание постоянства тока катода в системе катодного напыления.

в. Управление теплотехническими объектами. Управляемыми являются процессы изменения температур в различных точках объекта, а воздействие осуществляется путем подвода тепловой энергии. Цель управления - поддержание некоторого распределения температур. Эта задача характерна толстопленочной технологии или процессам пайки, обжига пасты.

г. Управление химической технологией. Здесь управляемым является как изменение температур, так и измерение концентраций различных веществ.

д. Управляющим воздействием является изменение подхода энергии (топлива, освещения), вещества, а целью – обеспечение желаемого количества выходного продукта или постоянства его качественных физико-химических характеристик.

Эти проблемы в процессе изготовления микросборок зачастую проявляются, поскольку микроэлектронные приборы являются сложными системами, в которых взаимодействуют и механические, и электромагнитные, и термодинамические, и химические процессы. Однако, не смотря на разнообразные технические проблемы, существуют общие принципы управления. Эти общие принципы заключаются в том, что любая система управления строится на основе трех функциональных блоков.

Рисунок 4‑4 Схема обратной связи

Первый блок состоит из устройств, позволяющих получить информацию о текущих значениях управляемых процессов. Этот блок называется измерительным или блоком датчика информации (Д.И.). В ходе функционирования этого блока, выдаются информационные сигналы, эти информационные сигналы поступают во 2ой блок - блок преобразования и хранения информационных сигналов (ПИ), где на их основе, а также по априорной информации, вырабатываются сигналы управления. Правило (алгоритм) преобразования информационных сигналов в сигналы управления, называется сигналом управления. Сигнал управления показывает, каким должно быть управляющие воздействие в текущее момент времени. Чтобы выработать это воздействие, превратить информационный сигнал, в механическую силу или поток тепла, или поток вещества (деталей), требуется ещё один блок - исполнительное устройство (ИУ).

Как показано на рисунке 4-2 совокупность перечисленных блоков образует компонент управления, охватывающий объект управления. Такую систему называют замкнутой системой, или системой с обратной связью.

Иногда присутствуют разомкнутые системы, где датчики информации отсутствуют, а функция преобразования сводится лишь к хранению и выдаче выработанной программы управления. В такой системе управления можно выделить информационную часть и энергетическую (силовую) часть, служащую для преобразования сигналов управления в управляющее воздействие на объект.

Дата добавления: 2014-01-06