Сторінка 4 з 20
Класифікація елементів САУ і АСУ
АСУ та САУ оперує технічними засобами, які заміняють функції людини в сфері управління. Тому основне завдання технічних засобів (елементів) переклад з мови понять, уявлень, подій, явищ на технічну мову. Складовими автоматичного управління є:
- технічні засоби (елементи);
- алгоритм, тобто порядок реалізації певного поняття чи судження (команди) технічними засобами.
Спочатку розглянемо технічні засоби. Всі елементи підрозділяються (класифікуються) за багатьма ознаками. Зупинимося на основних.
За ролі (місця) в структурі схеми
- функціональні, які здійснюють перетворення вхідної логічної змінної в вихідну логічну змінну. Перетворення може вестися з загасанням - функціональний пасивний елемент (рис.1.5, а) і з посиленням, коли вихідна логічна змінна y черпає енергію від z. z - функціональний активний елемент (рис.1.5, б);
- логічні, які здійснюють перетворення (порівняння) декількох вхідних логічних змінних в одну, яка є функцією цих вхідних логічних.
За функціональним призначенням:
- датчики, які здійснюють плавне перетворення контрольованої або регульованої величини в величину іншого виду, більш зручну для сприйняття або впливу на керуючий орган САУ і АСУ (приклад);
- підсилювачі, які здійснюють плавне перетворення вхідної величини в плавну вихідну того ж роду енергії таким чином, що малому приросту вхідної величини відповідає велике прирощення вихідний;
- стабілізатори, які здійснюють плавне перетворення вхідної величини в плавну вихідну того ж роду таким чином, що великим збільшенню вхідної величини відповідає мале збільшення вихідний.
а) діодні ключі
б) транзисторні ключі
в) логічні елементи
Це так звані елементи з (плавної) безперервною функцією перетворення. У загальному випадку мають зовнішню характеристику, представлену на рис.1.6.
Для датчика може бути використаний будь-яку ділянку у = f (х).
Для посилення використовується крутий ділянку залежності, а для стабілізатора горизонтальний
Найбільш загальною характеристикою є коефіцієнт перетворення:
статичний kпс = у / х, (1)
динамічний kпд = D у / D х, (2)
Всі ці елементи характеризують датчик.
Підсилювачі характеризуються коефіцієнтом посилення, де kу = kп з відповідним індексом.
Стабілізатори характеризуються коефіцієнтом стабілізації ks, який обчислюється за формулою
реле, які здійснюють перетворення плавно змінюється вхідний величини в стрибкоподібне зміна вихідної величини.
Коефіцієнт перетворення kп називається коефіцієнтом управління, причому
де Р - потужність.
Це елемент з дискретною функцією перетворення. У загальному випадку має зовнішню характеристику, представлену на ріс.1.7.
ключі, які здійснюють передачу вхідної величини на вихід з ослабленням або посиленням, коли вхідна величина перевищує або стає менше заданого рівня;
формувачі, здійснюють формування імпульсів або перепадів необхідної форми, рівня і тривалості;
розподільники, які здійснюють розподіл надходять на вхід імпульсів у часі і за напрямками;
логічні елементи, що здійснюють формування керуючого впливу або сповіщає сигналу шляхом виконання різних логічних операцій;
елементи пам'яті (що запам'ятовують), які здійснюють накопичення, зберігання і запам'ятовування інформації, що надійшла;
елементи порівняння, здійснюють порівняння імпульсів або перепадів із заданим рівнем.
По виду перетворення сигналу:
- безперервне в безперервне, вид характеристики представлений на рис.1.6 .;
- безперервне в дискретне (релейне), вид характеристики представлений на рис.1.7.
На основі показників двох видів, розглянутих вище, можна виділити наступні підгрупи елементів:
- елементи, що перетворюють безперервну величину в безперервну (датчики, підсилювачі, стабілізатори);
- елементи, що перетворюють дискретну вхідну величину в дискретну вихідну за такою ж характеристиці, тобто виконується умова зміни вхідної величини стрибком, що перекриває весь діапазон від х = хмін або х = 0 до х = ХМБ (елементи працюють в ключовому режимі діодним і транзисторний ключ). Елементи в режимах (а) і (б) використовують плавну функцію перетворення;
- елементи, що перетворюють вхідні безперервну величину в дискретну вихідну, тобто вхідна величина може приймати будь-які значення, а вихідна тільки конкретні (реле);
- елементи, що перетворюють дискретну вхідну величину в дискретну вихідну (розподільники). Елементи в режимах (в) і (г) використовують релейний характеристику.
квантування перетворення - це процес подання безперервної функції деяким кінцевим числом її дискретних значень (квантування). Фізичний сенс можливості такого перетворення полягає в тому, що зазвичай при передачі безперервних повідомлень датчик, що перетворюють і приймальні пристрої не можуть розрізняти сусідні значення функцій, як завгодно мало відрізняються один від одного. З іншого боку, у всіх практичних випадках існує прийнятна кінцева точність вимірювання і, отже, кінцева величина різних значень переданої функції.
Квантування функції здійснюється або за амплітудою (рис.1.8), або за часом (рис.1.9).
При квантуванні за амплітудою функцію х (t) розбивають горизонтальними лініями на рівні інтервали D х (рис.1.8), таким чином, що задане значення функції (х1 при t1) зберігається до моменту, коли воно досягне нового значення (х2 = х1 + D х при t2). Величина D х називається кроком квантування. При відомому кроці квантування число розрізняються значень між її максимумом і мінімумом визначається так:
Квантовану таким чином криву можна представити у вигляді послідовності коротких імпульсів, модульованих по амплітуді за законом вихідної функції.
За принципом дії
Відповідно до Державної системою промислових приладів і засобів автоматизації (ГСП) в залежності від принципу дії приладів розрізняють електричну, пневматичну і гідравлічні гілки.