Elements dels sistemes automàtics

Qualsevol sistema automàtic està format per elements estructurals separats, interconnectats i que realitzen determinades funcions, que normalment s'anomenen elements o mitjans d'automatització... Des del punt de vista de les tasques funcionals que realitzen els elements del sistema, es poden dividir en percebre. , fixant, comparant, transformant, executiu i correctiu.

Els elements sensors o transductors primaris (sensors) mesuren les quantitats controlades dels processos tecnològics i les converteixen d'una forma física a una altra (per exemple, termòmetre termoelèctric converteix la diferència de temperatura en thermoEMF).

Els elements de configuració de l'automatització (elements de configuració) serveixen per establir el valor requerit de la variable controlada Xo. El seu valor real ha de coincidir amb aquest valor. Exemples d'actuadors: actuadors mecànics, actuadors elèctrics com resistències de resistència variable, inductors variables i interruptors.

Els comparadors per a l'automatització comparen el valor preestablert del valor controlat X0 amb el valor real X. El senyal d'error rebut a la sortida del comparador ΔX = Xo — X es transmet a través de l'amplificador o directament al variador.

Els elements transformadors realitzen la conversió i l'amplificació del senyal necessària en amplificadors magnètics, electrònics, semiconductors i altres quan la potència del senyal és insuficient per a un ús posterior.

Els elements executius creen accions de control sobre l'objecte de control. Canvia la quantitat d'energia o matèria subministrada o retirada de l'objecte controlat de manera que el valor controlat correspon a un valor determinat.

Els elements correctius serveixen per millorar la qualitat del procés de gestió.

A més dels elements principals dels sistemes automàtics, també hi ha filials, que inclouen dispositius de commutació i elements de protecció, resistències, condensadors i equips de senyalització.

Tot elements d'automatització independentment de la seva finalitat, tenen un conjunt determinat de característiques i paràmetres que determinen les seves característiques operatives i tecnològiques.

La principal de les característiques principals és una característica estàtica d'un element... Representa la dependència del valor de sortida Хвх de l'entrada Хвх en mode estacionari, és a dir. Xout = f(Xin). Depenent de la influència del signe de la magnitud d'entrada, característiques estàtiques irreversibles (quan el signe de la magnitud de sortida es manté constant durant tot el rang de variació) i reversibles (quan un canvi en el signe de la quantitat d'entrada comporta un canvi en la signe de la quantitat de sortida) es distingeixen.

Una característica dinàmica s'utilitza per avaluar el rendiment d'un element en un mode dinàmic, és a dir. amb canvis ràpids en el valor d'entrada. S'estableix per la resposta transitòria, funció de transferència, resposta de freqüència. La resposta transitòria és la dependència del valor de sortida Xout del temps τ: Xvx = f (τ) — amb un canvi semblant a un salt del senyal d'entrada Xvx.

Un factor de transmissió es pot determinar a partir de les característiques estàtiques de l'element. Hi ha tres tipus de factors de transmissió: estàtic, dinàmic (diferencial) i relatiu.

El guany estàtic Kst és la relació entre el valor de sortida Xout i l'entrada Xin, és a dir, Kst = Xout / Xvx. El factor de transferència de vegades s'anomena factor de conversió. En relació amb elements estructurals específics, la relació de transmissió estàtica també s'anomena guany (en amplificadors), relació de reducció (en caixes de canvi), factor de transformació (en transformadors) etc.

Per als elements amb una característica no lineal, s'utilitza un coeficient de transferència dinàmic (diferencial) Kd, és a dir, Kd = ΔХвх /ΔXvx.

El coeficient de transmissió relatiu Cat és igual a la relació entre el canvi relatiu en el valor de sortida de l'element ΔXout / Xout.n amb el canvi relatiu de la quantitat d'entrada ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

on Xvih.n i Xvx.n — valors nominals de les quantitats de sortida i d'entrada. Aquest coeficient és un valor adimensional i és convenient quan es comparen elements que són diferents en disseny i principi de funcionament.

Llindar de sensibilitat: el valor més petit de la quantitat d'entrada en què hi ha un canvi notable en la quantitat de sortida.És causada per la presència d'elements de fricció en estructures sense lubricants, buits i joc a les articulacions.

Un tret característic dels sistemes tancats automàtics, on s'utilitza el principi de control per desviació, és la presència de retroalimentació. Vegem el principi de retroalimentació utilitzant l'exemple d'un sistema de control de temperatura per a un forn de calefacció elèctrica. Per tal de mantenir la temperatura dins dels límits especificats, l'acció de control entra a la instal·lació, és a dir. la tensió subministrada als elements de calefacció es forma tenint en compte el valor de temperatura.

Utilitzant un transductor de temperatura primari, la sortida del sistema es connecta a la seva entrada. Aquest enllaç, és a dir, un canal a través del qual la informació es transmet en sentit contrari a l'acció de control, s'anomena enllaç de retroalimentació.

La retroalimentació pot ser positiva i negativa, rígida i flexible, bàsica i addicional.

S'invoca una relació de retroalimentació positiva quan coincideixen els signes de la retroalimentació i la influència del referent. En cas contrari, la retroalimentació s'anomena negativa.

Circuits de retroalimentació flexibles: a, b, c — diferenciació, d i e — integració
Esquema del sistema de control automàtic més senzill: 1 — objecte de control, 2 — enllaç de retroalimentació principal, 3 — element de comparació, 4 — amplificador, 5 — actuador, 6 — element de retroalimentació, 7 — element de correcció.

Si l'acció transmesa depèn només del valor del paràmetre controlat, és a dir, no depèn del temps, llavors aquesta connexió es considera rígida. La retroalimentació dura funciona tant en estat estacionari com en estat transitori.Un loopback flexible fa referència a un enllaç que només funciona en mode transitori. La realimentació flexible es caracteritza per la transmissió al llarg d'ella a l'entrada de la primera o segona derivada del canvi de la variable controlada al llarg del temps. En la retroalimentació flexible, el senyal de sortida només existeix quan la variable controlada canvia amb el temps.

La retroalimentació bàsica connecta la sortida del sistema de control a la seva entrada, és a dir, connecta el valor controlat al principal. La resta de revisions es consideren complementàries o locals. La retroalimentació addicional transmet un senyal d'acció des de la sortida de cada enllaç del sistema a l'entrada de cada enllaç anterior. S'utilitzen per millorar les propietats i característiques dels elements individuals.