Виды технических средств получения информации в системах управления.
Для получения информации в системах автоматического управления используются следующие технические средства, воспринимающие элементы; измерительные преобразователи.
Воспринимающим элементом называется такое техническое средство получение информации, которое реагирует однозначно на превышении некоторого уровня этой информации. Т.е. этот элемент регистрирует только на наличие информации выше определенного порогового уровня и всегда отвечает на вопрос, есть или нет информация выше этого уровня. Основой воспринимающего элемента является пороговый элемент, который скачкообразно меняет свое состояние под действием информации определенного уровня. Структура воспринимающего элемента представлена на Рис.7.
Рис.7. Структура воспринимающего элемента
Примером воспринимающего элемента может служить геркон - магнито-управляемый герметичный контакт. Если к геркону подвести внешнее магнитное поле, то его контакты намагничиваются и притягиваются друг к другу, т.е. геркон срабатывает на магнитное поле определенной напряженности и остается замкнутым если повышать эту напряженность.
Измерительным преобразователем называется такое техническое средство получения информации, чувствительный элемент которого пропорционально регистрирует на изменение уровня информации и способен количественно оценивать этот уровень. Основой исполнительного преобразователя является чувствительный элемент, физическое состояние которого изменяется под влиянием соответствующей информации. Структура измерительного преобразования представлена на Рис.8.
Состояние чувствительности элемента этого преобразователя зависит от уровня информации. Чем выше уровень информации, тем больше активизируется чувствительный элемент. Природа чувствительного элемента определяется природой той информации для, восприятия которой он предназначен.
Воспринимая информационный поток за порогом своей чувствительности, этот элемент преобразует соответствующий уровень информации в поток энергии соответствующего вида (сигнал), который поступает на вход управляемого источника внешней энергии в том случае, если уровень выходного сигнала этого преобразователя недостаточен для управления объектом. Измерительные преобразователи и воспринимающие элементы чаще называют датчиками.
Классификация систем автоматического управления сау по задачам управления.
По задачам управления существует 5 разновидностей систем управления:
Системы автоматической сигнализации.
Системы автоматического контроля
Системы автоматической защиты.
Системы автоматического пуска и останова объектов управления.
Системы автоматического регулирования.
Системы автоматической сигнализации предназначены для дистанционной передачи информации о состоянии объекта управления. Такая система имеет следующую структуру:
ОУ - объект управления.ВЭ - воспринимающий элемент.
ИУ - исполнительное устройство.
Информация с объекта управления поступает на воспринимающий элемент, который преобразует ее в сигнал и передает его на исполнительное устройство, регистрирующего через этот сигнал состояние объекта управления. Примером такой системы может быть телемеханическая система дистанционной передачи сигнала на пульт диспетчера о работе или простое станка-качалки.
Системы
автоматического контроля
предназначены для контроля уровня
одного или нескольких параметров
объекта управления. Структура системы
автоматического контроля следующая.
ОУ - объект управления.ИП - измерительный преобразователь. ИУ - исполнительное устройство. Информация с объекта управления поступает на исполнительный преобразователь (датчик), который преобразует ее в уровневый сигнал и передает его на исполнительное устройство, регистрирующего через сигнал уровень состояния объекта управления. Примером такой системы может быть телемеханическая система дистанционного контроля уровня нефти в буллитах.
Системы автоматической защиты предназначены для поддержания на верхнем предельном уровне параметра (или параметров) объекта управления. Система автоматической защиты имеет следующую структуру:
ЗС - задающий сигнал ЭС - элемент сравнения УУ - устройство управления. Информация с объекта управления поступает на исполнительный преобразователь (датчик), а с него на элемент сравнения, куда одновременно подается задающий сигнал предельного уровня контролируемого параметра. Если уровень сигнала датчика (или измерительного преобразователя) будет выше величины задающего сигнала, то на устройство управления подается сигнал, формирующий управляющее воздействие на объект управления. Примером такой системы может быть система автоматической защиты от перегрузки электросетей.
Системы автоматического пуска и останова объекта управления предназначены для автоматического пуска или останова объекта управления. Автоматический пуск или останов объекта управления может осуществляться по сигналам с датчика (измерительного преобразователя) или с воспринимающего элемента. Структура такой системы выглядит следующим образом:
Автоматический пуск объекта управления в такой системе производится по сигналу датчика (измерительного преобразователя) или с помощью пусковой кнопки (воспринимающего элемента), которые формируются и подаются на устройство управления для управляющего воздействия на объект управления. Аналогично может быть произведен автоматический останов объекта управления. Примером такой системы может быть система автоматического пуска или останова компрессора при поддержании заданного давления в ресивере.
Системы автоматического регулирования объектов управления предназначены для поддержания заданных параметров работы объектов. Структура такой системы зависит от алгоритма управления объектом.
Для аналоговых систем эта структура определяется назначением системы. В цифровых системах эта структура постоянна и определяется структурой микроконтроллера.
Пример: регулирование давления в нефтяном пласте при помощи нагнетания жидкости в этот пласт через скважину. Структура аналоговой системы автоматического управления в этом случае зависит от алгоритма управления этим процессом.
Классификация систем автоматического управления САУ по назначению. Классификация САУ. Понятие о непрерывных и дискретных, релейных и импульсных, аналоговых и цифровых САУ, САУ прямого и не прямого действия.
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Системы автоматического управления классифицируются по многим признакам, главные из которых следующие:
По задачам управления;
По назначению;
По принципу работы
По назначению системы автоматического управления имеют 3 разновидности:
Системы автоматической стабилизации.
Системы автоматического программного управления
Следящие системы автоматического управления
Системы автоматической стабилизации. Предназначены для поддержания на заданном уровне одного или нескольких параметров объекта управления. Пример: стабилизация давления бурового раствора подаваемого в скважину при ее бурении, стабилизация нагрузки на исполнительном органе горной машины или нагрузки на буровом долоте, стабилизация напряжения питания прибора, стабилизация тока в сварочном агрегате, стабилизация частоты тактовых генераторов и т.д..
Системы программного управления. Это такие системы, которые автоматизируют режим работы объекта управления по заданной программе. Пример: бытовая техника - автоматическая стиральная машина, посудомоечная машина.
Следящие системы автоматического управления. Это систем автоматического управления, в которых управляющее воздействие на объект управления строго следует за изменением величины входного сигнала в устройстве управления. Пример: гидроусилитель руля или в тормозной системе. В этих автоматических системах управляющее воздействие на объект управления строго следует по величине и направлению за изменением мускульного воздействия на его входе.
По принципу работы системы автоматического управления имеют следующие разновидности:
Системы непрерывного и дискретного действия
Системы прямого и непрямого управления.
Системы, работающие по принципу компенсации отклонения результата от заданной величины
Системы, работающие по принципу компенсации внешнего возмущения.
Статические и астатические системы управления.
Системы непрерывного действия. Это такие системы управления, все сигналы которых непрерывны во времени.
Системы дискретного действия. Это такие системы управления, все сигналы которых прерывны (дискретны) во времени.
Дискретные системы автоматического управления бывают трех видов:
-Релейные;
-Импульсные;
-Цифровые.
В релейных системах автоматического управления сигналы скачкообразно переходят с одного уровня на другой. Пример: Работа холодильника, электроутюга, электрочайника.
В импульсных системах сигналы представлены в виде двух форм импульсов: меняющихся по амплитуде или по частоте
Если информация сигнала заключена в переменной амплитуде импульса постоянной частоты, то такие системы будут амплитудно- модулированными. Если же информация сигнала заключена в переменной ширине импульса постоянной амплитуды, то такие системы относят к широтно-модулированным импульсным системам.
В цифровых системах управления сигнал представлен совокупностью импульсов заданной разрядности, частоты и амплитуды, а вся информация сигнала заключена в комбинации чередования символов 0 и 1, т.е. в чередовании наличия единичного импульса или его отсутствия.
Системы прямого и непрямого управления
Если энергия сигнала технического средства получения информации достаточна для управления объектом, то такие системы относятся к системам прямого управления. Пример: Поплавковые регуляторы уровня жидкости.
Если же энергия технического средства получения информации недостаточна для управления объектом, то в этом случае требуется дополнительный, пропорциональный подвод энергии от внешнего источника (усилителя сигнала). Такие системы называются системами непрямого управления. Пример: тормозное усилие на лебедке, создаваемое гидроцилиндром или пневмоцилиндром прижатия тормозных колодок всегда пропорционально сигналу снимаемого с датчика усилия в канате ГИВ-6.