Automaatsüsteemide elemendid
Igasugune automaatne süsteem koosneb eraldiseisvatest, omavahel ühendatud ja teatud funktsioone täitvatest konstruktsioonielementidest, mida tavaliselt nimetatakse elementideks või automatiseerimisvahenditeks... Süsteemis olevate elementide poolt täidetavate funktsionaalsete ülesannete seisukohalt võib need jagada tajuvateks. , seadistamine , võrdlemine, muutmine, täidesaatev ja korrigeeriv.
Sensorelemendid ehk primaarsed muundurid (sensorid) mõõdavad tehnoloogiliste protsesside kontrollitud koguseid ja teisendavad need ühest füüsilisest vormist teise (näiteks termoelektriline termomeeter teisendab temperatuuride erinevuse termoEMF-iks).
Automaatika seadistuselemendid (seadeelemendid) seavad juhitava muutuja Xo vajaliku väärtuse. Selle tegelik väärtus peab vastama sellele väärtusele. Täiturmehhanismide näited: mehaanilised ajamid, elektrilised ajamid, näiteks muutuva takistusega takistid, muutuva induktiivpoolid ja lülitid.
Automatiseerimise komparaatorid võrdlevad juhitava väärtuse X0 eelseadistatud väärtust tegeliku väärtusega X. Komparaatori väljundis saadud veasignaal ΔX = Xo — X edastatakse kas võimendi kaudu või otse ajamisse.
Transformeerivad elemendid teostavad vajalikku signaali muundamist ja võimendamist magnet-, elektroonika-, pooljuht- ja muudes võimendites, kui signaali võimsus on ebapiisav edasiseks kasutamiseks.
Täitevelemendid loovad juhtimisobjektil juhtimistoimingud. Need muudavad kontrollitavale objektile tarnitava või sealt eemaldatava energia või aine kogust nii, et kontrollitav väärtus vastab antud väärtusele.
Korrigeerivad elemendid parandavad juhtimisprotsessi kvaliteeti.
Lisaks automaatsüsteemide põhielementidele on olemas ka tütarettevõtted, mille hulka kuuluvad lülitusseadmed ja kaitseelemendid, takistid, kondensaatorid ja signalisatsiooniseadmed.
Kõik automaatika elemendid olenemata nende otstarbest on neil teatud omaduste ja parameetrite kogum, mis määravad nende töö- ja tehnoloogilised omadused.
Peamine põhikarakteristikutest on elemendi staatiline karakteristik... See kujutab väljundväärtuse Хвх sõltuvust sisendist Хвх statsionaarses režiimis, s.t. Xout = f(Xin). Sõltuvalt sisendsuuruse märgi mõjust on pöördumatud (kui väljundsuuruse märk jääb muutumatuks kogu variatsioonivahemikus) ja pöörduvad staatilised karakteristikud (kui sisendsuuruse märgi muutus toob kaasa muutuse väljundkoguse märk) eristatakse.
Dünaamilist karakteristikku kasutatakse elemendi jõudluse hindamiseks dünaamilises režiimis, st. sisendväärtuse kiirete muutustega. Selle määrab siirdereaktsioon, ülekandefunktsioon, sageduskarakteristik. Transientreaktsioon on väljundväärtuse Xout sõltuvus ajast τ: Xvx = f (τ) — sisendsignaali Xvx hüppelaadse muutusega.
Elemendi staatiliste omaduste põhjal saab määrata ülekandeteguri. Edastusfaktoreid on kolme tüüpi: staatiline, dünaamiline (diferentsiaalne) ja suhteline.
Staatiline võimendus Kst on väljundväärtuse Xout ja sisendi Xin suhe, see tähendab, Kst = Xout / Xvx. Ülekandetegurit nimetatakse mõnikord ka ümberarvestusteguriks. Seoses konkreetsete konstruktsioonielementidega nimetatakse staatilist ülekandeastet ka võimenduseks (võimendites), vähendusastmeks (käigukastides), teisendustegur (trafodes) jne.
Mittelineaarse karakteristikuga elementide puhul kasutatakse dünaamilist (diferentsiaalset) ülekandetegurit Kd, st Kd = ΔХвх /ΔXvx.
Suhteline ülekandetegur Cat on võrdne elemendi ΔXout / Xout.n väljundväärtuse suhtelise muutuse suhtega sisendsuuruse ΔXx / Xx.n suhtelise muutusega,
Kass = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,
kus Xvih.n ja Xvx.n - väljund- ja sisendkoguste nimiväärtused. See koefitsient on mõõtmeteta väärtus ja on mugav, kui võrrelda elemente, mis erinevad disaini ja tööpõhimõtte poolest.
Tundlikkuse lävi – sisendkoguse väikseim väärtus, mille juures väljundkoguses on märgatav muutus.Selle põhjuseks on hõõrdeelementide olemasolu määrdeaineteta konstruktsioonides, lüngad ja tagasilöök liigestes.
Automaatsete suletud süsteemide iseloomulik tunnus, kus kasutatakse kõrvalekalde järgi juhtimise põhimõtet, on tagasiside olemasolu. Vaatame tagasiside põhimõtet elektrikütte ahju temperatuuri reguleerimise süsteemi näitel. Temperatuuri hoidmiseks etteantud piirides tuleb rajatisse sisenev kontrolltegevus, st. kütteelementidele tarnitav pinge moodustatakse temperatuuri väärtust arvesse võttes.
Primaarse temperatuurianduri abil ühendatakse süsteemi väljund selle sisendiga. Sellist linki, st kanalit, mille kaudu edastatakse teavet juhttoiminguga võrreldes vastupidises suunas, nimetatakse tagasisidelingiks.
Tagasiside võib olla positiivne ja negatiivne, jäik ja paindlik, põhiline ja täiendav.
Positiivset tagasisidesuhet kutsutakse esile siis, kui tagasiside ja referendi mõju märgid langevad kokku. Vastasel juhul nimetatakse tagasisidet negatiivseks.
Paindlikud tagasisideahelad: a, b, c — diferentseerimine, d ja e — integreerimine
Lihtsaima automaatjuhtimissüsteemi skeem: 1 — juhtobjekt, 2 — põhitagasiside, 3 — võrdluselement, 4 — võimendi, 5 — täiturmehhanism, 6 — tagasisideelement, 7 — paranduselement .
Kui edastatav toiming sõltub ainult juhitava parameetri väärtusest, st see ei sõltu ajast, siis loetakse sellist ühendust jäigaks. Tugev tagasiside toimib nii püsi- kui ka mööduvas olekus.Paindlik tagasisilmus viitab lingile, mis töötab ainult siirderežiimis. Paindlikku tagasisidet iseloomustab kontrollitava muutuja aja jooksul muutumise esimese või teise tuletise edastamine seda mööda. Paindliku tagasiside korral eksisteerib väljundsignaal ainult siis, kui juhitav muutuja aja jooksul muutub.
Põhitagasiside ühendab juhtimissüsteemi väljundi selle sisendiga, st ühendab juhitava väärtuse põhilisega. Ülejäänud arvustusi peetakse täiendavateks või kohalikeks. Täiendav tagasiside edastab tegevussignaali süsteemi iga lingi väljundist iga eelmise lingi sisendisse. Neid kasutatakse üksikute elementide omaduste ja omaduste parandamiseks.