אלמנטים של מערכות אוטומטיות

כל מערכת אוטומטית מורכבת מאלמנטים מבניים נפרדים, המחוברים ביניהם ומבצעים פונקציות מסוימות, הנקראות בדרך כלל אלמנטים או אמצעי אוטומציה... מנקודת מבט של המשימות הפונקציונליות שמבצעות האלמנטים במערכת, ניתן לחלק אותן לתפיסה , הגדרה , השוואה, שינוי, ביצוע ומתקן.

רכיבי חיישן או מתמרים ראשיים (חיישנים) מודדים את הכמויות המבוקרות של תהליכים טכנולוגיים וממירים אותם מצורה פיזית אחת לאחרת (לדוגמה, מדחום תרמו-אלקטרי ממירה את הפרש הטמפרטורה ל-thermoEMF).

רכיבי הגדרה של האוטומציה (רכיבי הגדרה) משמשים להגדרת הערך הנדרש של המשתנה הנשלט Xo. הערך האמיתי שלו חייב להתאים לערך זה. דוגמאות למפעילים: מפעילים מכניים, מפעילים חשמליים כגון נגדי התנגדות משתנים, משרנים משתנים ומתגים.

משווים לאוטומציה משווים את הערך הקבוע מראש של הערך הנשלט X0 עם הערך האמיתי X. אות השגיאה המתקבל במוצא של המשווה ΔX = Xo - X מועבר או דרך המגבר או ישירות לכונן.

אלמנטים משתנים מבצעים את המרת האות וההגברה הדרושים במגברים מגנטיים, אלקטרוניים, מוליכים למחצה ואחרים כאשר הספק האות אינו מספיק לשימוש נוסף.

אלמנטים מנהלים יוצרים פעולות בקרה על אובייקט הבקרה. הם משנים את כמות האנרגיה או החומר המסופקים או מוסרים מהאובייקט הנשלט כך שהערך הנשלט מתאים לערך נתון.

אלמנטים מתקינים משמשים לשיפור איכות תהליך הניהול.

בנוסף למרכיבים העיקריים במערכות אוטומטיות, קיימות גם חברות בת, הכוללות התקני מיתוג ואלמנטים מגן, נגדים, קבלים וציוד איתות.

הכל אלמנטים של אוטומציה ללא קשר למטרה שלהם, יש להם סט מסוים של מאפיינים ופרמטרים שקובעים את המאפיינים התפעוליים והטכנולוגיים שלהם.

עיקר המאפיינים העיקריים הוא מאפיין סטטי של אלמנט... הוא מייצג את התלות של ערך הפלט Хвх בכניסה Хвх במצב נייח, כלומר. Xout = f(Xin). בהתאם להשפעת הסימן של כמות הקלט, מאפיינים בלתי הפיכים (כאשר הסימן של כמות הפלט נשאר קבוע לאורך כל טווח השונות) ומאפיינים סטטיים הפיכים (כאשר שינוי בסימן של כמות הקלט מוביל לשינוי ב- סימן של כמות הפלט) נבדלים.

מאפיין דינמי משמש להערכת הביצועים של אלמנט במצב דינמי, כלומר. עם שינויים מהירים בערך הקלט. זה נקבע על ידי התגובה החולפת, פונקציית ההעברה, תגובת התדר. התגובה החולפת היא התלות של ערך המוצא Xout בזמן τ: Xvx = f (τ) - עם שינוי דמוי קפיצה של אות הכניסה Xvx.

ניתן לקבוע גורם שידור מהמאפיינים הסטטיים של האלמנט. ישנם שלושה סוגים של גורמי העברה: סטטי, דינמי (דיפרנציאלי) ויחסי.

רווח סטטי Kst הוא היחס בין ערך הפלט Xout לכניסת Xin, כלומר Kst = Xout / Xvx. מקדם ההעברה נקרא לפעמים מקדם ההמרה. ביחס לאלמנטים מבניים ספציפיים, יחס ההעברה הסטטי נקרא גם רווח (במגברים), יחס הפחתה (בתיבות הילוכים), גורם טרנספורמציה (בשנאים) וכו '

עבור אלמנטים בעלי מאפיין לא ליניארי, נעשה שימוש במקדם העברה דינמי (דיפרנציאלי) Kd, כלומר Kd = ΔХвх /ΔXvx.

מקדם העברה יחסי Cat שווה ליחס בין השינוי היחסי בערך הפלט של האלמנט ΔXout / Xout.n לשינוי היחסי של כמות הכניסה ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

כאשר Xvih.n ו- Xvx.n - ערכים נומינליים של כמויות פלט וקלט. מקדם זה הוא ערך חסר מימד והוא נוח כאשר משווים בין אלמנטים שונים בעיצוב ובעקרון הפעולה.

סף רגישות - הערך הקטן ביותר של כמות הקלט שבו יש שינוי ניכר בכמות הפלט.זה נגרם על ידי נוכחות של אלמנטים חיכוך במבנים ללא חומרי סיכה, פערים והשפעה נגדית במפרקים.

תכונה אופיינית של מערכות סגורות אוטומטיות, שבהן נעשה שימוש בעקרון השליטה באמצעות סטייה, היא נוכחות של משוב. בואו נסתכל על עיקרון המשוב באמצעות דוגמה של מערכת בקרת טמפרטורה עבור תנור חימום חשמלי. על מנת לשמור על הטמפרטורה בגבולות המפורטים, פעולת הבקרה הנכנסת למתקן, קרי. המתח המסופק לגופי החימום נוצר תוך התחשבות בערך הטמפרטורה.

באמצעות מתמר טמפרטורה ראשוני, הפלט של המערכת מחובר לכניסה שלה. קישור כזה, כלומר ערוץ שדרכו מועבר מידע בכיוון ההפוך לעומת פעולת הבקרה, נקרא קישור משוב.

משוב זה יכול להיות חיובי ושלילי, נוקשה וגמיש, בסיסי ונוסף.

יחסי משוב חיובי מופעלים כאשר הסימנים של המשוב וההשפעה הרפרנטית תואמים. אחרת, המשוב נקרא שלילי.

מעגלי משוב גמישים: a, b, c - בידול, d ו-e - אינטגרציה
ערכת מערכת הבקרה האוטומטית הפשוטה ביותר: 1 - אובייקט בקרה, 2 - קישור משוב ראשי, 3 - אלמנט השוואה, 4 - מגבר, 5 - מפעיל, 6 - אלמנט משוב, 7 - אלמנט תיקון.

אם הפעולה המשודרת תלויה רק ​​בערך של הפרמטר הנשלט, כלומר היא אינה תלויה בזמן, אז חיבור כזה נחשב נוקשה. משוב קשה פועל במצב יציב ובמצב חולף כאחד.לולאה גמישה מתייחסת לקישור הפועל רק במצב חולף. משוב גמיש מאופיין בשידור לאורכו לקלט של הנגזרת הראשונה או השנייה של השינוי במשתנה הנשלט לאורך זמן. במשוב גמיש, אות המוצא קיים רק כאשר המשתנה הנשלט משתנה לאורך זמן.

המשוב הבסיסי מחבר את הפלט של מערכת הבקרה לקלט שלה, כלומר מחבר את הערך הנשלט לעיקרי. שאר הביקורות נחשבות משלימות או מקומיות. משוב נוסף משדר אות פעולה מהפלט של כל קישור במערכת לכניסה של כל קישור קודם. הם משמשים לשיפור המאפיינים והמאפיינים של אלמנטים בודדים.