Elementi automatskih sustava

Svaki automatski sustav sastoji se od zasebnih strukturnih elemenata, međusobno povezanih i obavljajući određene funkcije, koji se obično nazivaju elementi ili sredstva automatizacije ... Sa stajališta funkcionalnih zadataka koje elementi u sustavu obavljaju, oni se mogu podijeliti na opažanje , postavljanje , uspoređivanje, transformiranje, izvođenje i popravljanje.

Senzorski elementi ili primarni pretvarači (senzori) mjere kontrolirane količine tehnoloških procesa i pretvaraju ih iz jednog fizičkog oblika u drugi (npr. termoelektrični termometar temperaturnu razliku pretvara u termoEMF).

Elementi za podešavanje automatike (elementi za podešavanje) služe za podešavanje potrebne vrijednosti regulirane veličine Xo. Njegova stvarna vrijednost mora odgovarati ovoj vrijednosti. Primjeri pokretača: mehanički pokretači, električni pokretači kao što su otpornici promjenjivog otpora, promjenjivi induktori i sklopke.

Komparatori za automatizaciju uspoređuju unaprijed postavljenu vrijednost kontrolirane vrijednosti X0 sa stvarnom vrijednošću X. Signal pogreške primljen na izlazu komparatora ΔX = Xo — X prenosi se ili preko pojačala ili izravno na pogon.

Transformirajući elementi obavljaju potrebnu pretvorbu i pojačanje signala u magnetskim, elektroničkim, poluvodičkim i drugim pojačalima kada je snaga signala nedovoljna za daljnju uporabu.

Izvršni elementi stvaraju upravljačke radnje nad objektom upravljanja. Oni mijenjaju količinu energije ili materije koja se dovodi ili uklanja iz kontroliranog objekta tako da kontrolirana vrijednost odgovara danoj vrijednosti.

Korektivni elementi služe poboljšanju kvalitete procesa upravljanja.

Uz glavne elemente u automatskim sustavima postoje i podružnice, koje uključuju sklopne uređaje i zaštitne elemente, otpornike, kondenzatore i signalnu opremu.

Sve elementi automatizacije bez obzira na njihovu namjenu, imaju određeni skup karakteristika i parametara koji određuju njihove operativne i tehnološke karakteristike.

Glavna od glavnih karakteristika je statička karakteristika elementa... Ona predstavlja ovisnost izlazne vrijednosti Hvh o ulaznoj Hvh u stacionarnom režimu, tj. Xout = f(Xin). Ovisno o utjecaju predznaka ulazne veličine, ireverzibilne (kada predznak izlazne veličine ostaje konstantan u cijelom rasponu varijacije) i reverzibilne statičke karakteristike (kada promjena predznaka ulazne veličine dovodi do promjene znak izlazne veličine) razlikuju se.

Dinamička karakteristika koristi se za procjenu performansi elementa u dinamičkom načinu rada, tj. s brzim promjenama ulazne vrijednosti. Određuje se prijelaznim odzivom, prijenosnom funkcijom, frekvencijskim odzivom. Prijelazni odziv je ovisnost izlazne vrijednosti Xout o vremenu τ: Xvx = f (τ) — uz skokovitu promjenu ulaznog signala Xvx.

Faktor prijenosa može se odrediti iz statičkih karakteristika elementa. Postoje tri vrste faktora prijenosa: statički, dinamički (diferencijalni) i relativni.

Statičko pojačanje Kst je omjer izlazne vrijednosti Xout prema ulaznoj Xin, to jest, Kst = Xout / Xvx. Faktor prijenosa ponekad se naziva i faktor konverzije. U odnosu na pojedine konstrukcijske elemente, statički prijenosni omjer naziva se još i dobitak (kod pojačala), redukcijski omjer (kod mjenjača), faktor transformacije (u transformatorima) itd.

Za elemente s nelinearnom karakteristikom koristi se dinamički (diferencijalni) koeficijent prijenosa Kd, tj. Kd = ΔHvh /ΔXvx.

Relativni koeficijent prijenosa Cat jednak je omjeru relativne promjene izlazne vrijednosti elementa ΔXout / Xout.n prema relativnoj promjeni ulazne veličine ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

gdje Xvih.n i Xvx.n — nominalne vrijednosti izlaznih i ulaznih veličina. Ovaj koeficijent je bezdimenzionalna vrijednost i pogodan je kada se uspoređuju elementi koji se razlikuju po dizajnu i principu rada.

Prag osjetljivosti — najmanja vrijednost ulazne veličine pri kojoj dolazi do zamjetne promjene izlazne veličine.To je uzrokovano prisutnošću tarnih elemenata u strukturama bez maziva, praznina i zazora u zglobovima.

Karakteristična značajka automatskih zatvorenih sustava, gdje se koristi princip upravljanja odstupanjem, je prisutnost povratne informacije. Pogledajmo princip povratne veze na primjeru sustava za kontrolu temperature za električnu peć za grijanje. Za održavanje temperature u zadanim granicama potrebno je kontrolno djelovanje na ulazu u objekt, tj. napon koji se dovodi do grijaćih elemenata formira se uzimajući u obzir vrijednost temperature.

Korištenjem primarnog temperaturnog pretvarača, izlaz sustava je povezan s njegovim ulazom. Takva veza, odnosno kanal kojim se informacija prenosi u suprotnom smjeru od upravljačkog djelovanja, naziva se povratna veza.

Povratne informacije mogu biti pozitivne i negativne, krute i fleksibilne, osnovne i dodatne.

Pozitivan povratni odnos se poziva kada se znaci povratne sprege i referentnog utjecaja podudaraju. Inače se povratna informacija naziva negativnom.

Fleksibilni povratni krugovi: a, b, c — diferencijacija, d i e — integracija
Shema najjednostavnijeg sustava automatskog upravljanja: 1 — upravljački objekt, 2 — glavna povratna veza, 3 — usporedni element, 4 — pojačalo, 5 — aktuator, 6 — povratni element, 7 — korekcijski element .

Ako prenesena radnja ovisi samo o vrijednosti kontroliranog parametra, tj. ne ovisi o vremenu, tada se takva veza smatra krutom. Čvrsta povratna sprega djeluje i u stacionarnim i u prolaznim stanjima.Fleksibilna povratna petlja odnosi se na vezu koja radi samo u prijelaznom načinu rada. Fleksibilna povratna sprega karakterizirana je prijenosom uzduž nje do ulaza prve ili druge derivacije promjene kontrolirane varijable tijekom vremena. U fleksibilnoj povratnoj sprezi, izlazni signal postoji samo kada se kontrolirana varijabla mijenja tijekom vremena.

Osnovna povratna sprega povezuje izlaz regulacijskog sustava s njegovim ulazom, tj. povezuje kontroliranu vrijednost s glavnom. Ostale recenzije smatraju se dopunskim ili lokalnim. Dodatna povratna sprega prenosi akcijski signal s izlaza svake veze u sustavu na ulaz svake prethodne veze. Koriste se za poboljšanje svojstava i karakteristika pojedinih elemenata.