1. Классификация систем управления технологическими процессами


Классификация типовых динамических звеньев. Усилительное звено



страница25/28
Дата27.07.2022
Размер4,57 Mb.
#187758
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   28
Связанные:
otvety SUKhTP (1)

50. Классификация типовых динамических звеньев. Усилительное звено.
Типовое звено САР – элемент, обладающий определенными динамическими свойствами. Эти свойства определяются формой переходного процесса при подаче на вход скачкообразного воздействия.
Выделяют 6 типов звеньев:

  1. Усилительные

  2. Колебательные

  3. апериодические

  4. интегрирующие

  5. дифференцирующие

  6. звено запаса

Усилительное звено – это простейшее элементарное звено, которое образуется в случае передачи входного сигнала на выход без каких-либо замедлений или ускорений во времени. Такое звено еще называют пропорциональным, так как выходная величина пропорциональна входной.
Свойства элемента описывается след уравнением: y(t)=kyx(t), где ky - коэффициент усиления усилительного звена.
Усилительное звено является безынерционным: в нем выходная величина мгновенно приобретает установившееся значение, усиливая или ослабляя входную в к раз. В природе не существует идеальных усилительных звеньев: любое звено при передаче входного сигнала вносит запаздывание.
Передаточная функция усилительного звена: - можно сказать, что коэффициенту усиления ky.
Переходная функция выглядит так: h(t)=k.
Усилительное звено имеет след графический вид: прямая линия, но при скачкообразном изменении входной величины выходная величина практически мгновенно будет изменяться.

Примером усилительного звена может быть зубчатая пара, рычаг и тд.
51. Дифференциирующее звено (идеальное и реальное).
Есть два вида диф звена: идеальное (1 график) и реальное (2 график).

В идеальном звене время не затрачивается, а в реальном на протекание процесса необходимо время. Величина в момент изменения Хвх меняется от нуля до бесконечности и снова возвращается к нулю – это в идеальном звене.
В случае идеального диф звена при подаче на вход идеального диф звена воздействия величина совершает скачок в бесконечность, но этому соответствует бесконечно большой скорости нарастания входной величины; выходная величина пропорциональна скорости изменения входной величины и при изменении входной величины переходный процесс должен происходить мгновенно.



В реальном диф звене уравнение имеет след вид:

На графике линия, параллельная оси У, является идеальный звеном, другая, соответственно, отображает реальное звено.
Примером реального диф звена может служить генетор, операционный усилитель и тп.

Диф звенья используются в САР как корректирующие устройства для повышения быстроты действия.
52. Статическое звено второго порядка (колебательное).
Колебательное звено состоит из тех элементов, которые обладают свойствами емкости и способом взаимно обмениваться веществами или энергией через сопротивление. В колебательном звене соотношение между выходной и входной величинами описывается линейным дифференциальным уравнением 2 порядка при коэффициенте затухания ζ меньше 1:

На основании этого уравнения выведено уравнение передаточной функции:

Есть три разновидности колебательных звеньев:

  1. расходящийся колебательный процесс

  2. колебательный процесс с постоянной амплитудой

  3. сходящийся колебательный процесс

Примеры: электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, который включается вхолостую, в нем входная величина – напряжение, а выходная - скорость вращения вала; поплавковый дифманометр.

53. Астатическое звено первого порядка (интегрирующее).
Интегрирующее звено – звено, описываемое след уравнением
Передаточная функция:

В данном звене скорость выходного сигнала пропорциональна входному сигналу. Такое звено называется астатическим звеном 1 порядка. При постоянном значении входного воздействия, когда , и при единичном скачке на входе звена, выходная величина пропорциональна времени, то есть
Примером звена является: гидравлический двигатель, электрический и индукционный счетчики.
Надо отметить, что интегрирующие звенья придают САР астатический характер: они могут вводиться в исходную САР как корректирующее устройство, повышающее точность регулирования.

В отличие от апериодического звена величина с течением времени у интегрирующего звена не принимает ново установившегося значения, если нет физических ограничений.
54. Исполнительные механизмы, их классификация и принцип действия.
Исполнительный механизм (ИМ) – устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора для изменения степени открытия регулирующего органа.
Классификация:

  1. пневматические (преобразование энергии сжатого газа в механическую энергию): мембранные, поршневые, сильфонные, лопастные, шестеренчатые и тп.

  2. гидравлические (преобразует давление жидкости в мех энергию): мембранные, поршневые, лопастные

  3. электрические (электрическая в механическую): электродвигательные, электромагнитные.

Основным элементом электромашинного исполнительного механизма является электрический двигатель постоянного или переменного тока. Принцип действия двигателей постоянного тока основан на взаимодействии проводника, по которому проходит ток, с внешним постоянным магнитным полем. Магнитное поле в двигателях постоянного тока создается неподвижным статором. Вращающейся частью двигателя является якорь, представляющий собой сердечник с обмоткой и коллектором.
Гидравлические и пневматические двигатели преобразуют энергию рабочей среды, находящейся под давлением, в механическую энергию поступательного или вращательного движения. Принцип работы механизма заключается в том, что управляющее давление «P» рабочей жидкости или газа воздействует на мембрану . Мембрана в свою очередь воздействует на шток запорного клапана , который уменьшает или совсем перекрывает подачу жидкости или газа в регулируемой магистрали. Возврат мембраны в исходное положение осуществляется с помощью пружины .
55. Основные свойства объекта регулирования (ёмкость, нагрузка, самовыравнивание, запаздывание).
Самовыравнивание – способность объекта восстанавливаться на новом равновесном состоянии после внесения возмущений.
Емкость – то кол-во вещества или энергии, которое содержится в объекте в данный момент.
Емкость объекта является свойством, присущим всем динамическим объектам. Она характеризует их степень влияния входной величины на скорость изменения выходной. Ступенчатое изменение входной величины приводит к изменению выходной с конечной скоростью.
Емкость – такое изменение входной величины, которое приводит к изменение выходной величины на единицу за единичный отрезок времени.
По количеству емкостей объекты делятся на одноемкостные и многоемкостные.
Под емкостью регулируемого объекта подразумевается его способность накапливать энергию или вещество.
Запаздывание - выходная величина звена чистого запаздывания воспроизводит искажение и изменение входной величины, но с некоторым постоянным запаздыванием, то есть это некий промежуток времени, за которое происходит действие.
Под запаздыванием объекта следует понимать то, что его входная величина начинает изменяться не сразу после нанесения возмущения, а только через некоторый промежуток времени, которое и называется временем запаздывания.
Нагрузка – кол-во энергии или вещества, отбираемое из объекта регулирования для каких-либо целей в установившемся режиме.
56. Звено чистого запаздывания.
Выходная величина воспроизводит искажение и изменение входной величины, но с некоторым постоянным запаздыванием.
Звено описывается след уравнением:

Передаточная функция:
Звено чистого запаздывания образуется в тех случаях, когда временем прохождения сигнала от входа звена до его выхода пренебречь нельзя.

Пример: ленточный транспортер, звукозаписывающее устройство и др.


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   28




База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница