КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Стр 1 из 40Следующая ⇒

Автоматические системы отличаются друг от друга объектами управления, физической природой регулируемых (управляемых) величин, конструктивным устройством элементов управляющих устройств. Однако независимо от этих различий элементы автоматических систем могут выполнять одинаковые функции.

Функциональная схема автоматических систем управления и регулирования, характеризующая функции, выполняемые их элементами (рис. 4), включает: управляемый или регулируемый объект 0, воспринимающее устройство (датчик) Д, задающее устройство ЗУ, сравнивающее устройство СУ, усилительное устройство УУ, исполнительное устройство ИУ, регулирующее (управляющее) устройство РУ, корректирующее устройство КУ.

Элементы Д, ЗУ, СУ, УУ, ИУ, РУ образуют управляющее устройство, или регулятор. Отдельные элементы могут отсутствовать или объединяться с другими.

Рассмотрим характеристику и назначение функциональных элементов.

Управляемый объект. Это совокупность технических средств (машины, аппараты, устройства), в которых протекает управляемый процесс. Из-за разнообразия управляемых объектов физическая природа управляемых параметров различна. Это могут быть напряжение, частота вращения, угол поворота, уровень, температура и др. Для осуществления автоматического управления или регулирования необходимо хорошо знать свойства и особенности объектов.

Любой управляемый объект (процесс) может быть представлен структурной схемой. Такая схема дана на рис. 5, где выделены основные группы параметров, определяющих состояние объекта в любой момент времени. x_i (i = 1, 2, ..., п) — входной параметр, который можно измерить, не зависит от режима работы, возможность воздействия отсутствует; z_i (i = 1, 2, ..., m) — возму-

щающий параметр, может быть измерен, но неуправляем, значения могут изменяться случайным образом; u_i (i = 1, 2, ..., k) — управляющий параметр, воздействуя на который, можно управлять процессом; у (i=1, 2,..., j) — выходной параметр, определяемый режимами процесса, которые характеризуют его состояние, возникающее в результате суммарного воздействия входных, управляющих и возмущающих параметров.

Виды устройств. Воспринимающее устройство (датчик). Его задачей является измерение действительного значения управляемой величины и преобразование ее в величину иной физической природы, удобной для дальнейшего использования. Например, измерение температуры — термопарой, термометром сопротивления, частоты вращения — тахогенератором и т. п.

Воспринимающие устройства мало потребляют энергии и практически не оказывают влияния на состояние регулируемого объекта (на значение управляемого параметра). Подразделяются на п а р а -метрические и генераторные.

Задающее устройство. Такие устройства применяют для установления заданного значения управляемого параметра. Оно может устанавливаться вручную, с помощью сервопривода, приводящего в движение кулачок, магнитную ленту или другое устройство. Усилие, требуемое для установки заданного значения, очень мало. Задающее устройство часто является и преобразователем. Физическая природа параметра на выходе задающего устройства должна быть такая же, как у параметра на выходе измерительного устройства (датчика).

Сравнивающее устройство. В данном устройстве сравниваются значения управляемого параметра с заданным значением и выявляются отклонения управляемого параметра от заданного значения. Это устройство обычно выполняет операцию вычитания. Во многих автоматических системах сравнивающее устройство совмещено с измерительным и задающим устройствами. Выходной параметр сравнивающего устройства пропорционален отклонению регулируемого параметра от заданного значения.

Усилительное устройство. Назначение устройства — усиление мощности сигнала отклонения. Оно управляет энергией, поступающей от постороннего источника. В управляющих устройствах применяют электронные, магнитные, гидравлические, пневматические усилители.

Исполнительные устройства. Эти устройства предназначены для воздействия на регулирующее (управляющее) устройство (орган) объекта. Обычно это силовое устройство с достаточно большой мощностью (двигатели электрические, гидравлические, пневматические, электромагниты, поршневые устройства, муфты).

Регулирующее устройство. Этот элемент предназначен для непосредственного воздействия на объект регулирования путем изменения количества либо качества подводимой к объекту регулируемой среды. Во многих случаях регулирующее

устройство входит в состав конструктивных элементов регулятора или его относят непосредственно к управляющему объекту. Регулирующие устройства объединяют дроссельные заслонки, клапаны, вентили, реостаты, фазовращатели и т. п. В ряде автоматических систем исполнительный механизм и регулирующий орган отсутствуют, и изменение величин выполняется без помощи механических устройств (ток, напряжение).

Корректирующие устройства. Их используют для изменения качественных показателей процесса регулирования, улучшения динамических свойств автоматических систем.

Приведенная классификация показывает, что независимо от вида используемой энергии и конструктивных особенностей функциональные элементы автоматических систем имеют определенное назначение и выполняют одинаковые функции.

Элементы автоматических устройств по информационному принципу можно разделить на три большие группы [37]:

1) первичные (воспринимающие элементы, измерительные преобразователи, датчики и т. д.); 2) промежуточные (задающие, сравнивающие, усилительные, запоминающие, вычислительные и т. д.); 3) исполнительные (исполнительные механизмы и регулирующие органы).

Такой принцип позволяет более точно показать отличие, взаимную связь и особенности применения многообразия технических средств автоматики (см. рис. 4).

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒