Рекомендуемая литература
1. Бородин И.Ф., Кирилин Н.И. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. – М.: Колос, 1977. – С. 116 – 121.
2. Загинайлов В.И., Шеповалова Л.Н. Основы автоматики. – М.: Колос, 2001. – С. 131 – 139, 182.
3. Колесов Л.В. Основы автоматики. – М.: Колос, 1984. – С. 159 – 165.
4. Мартыненко И.И., Лысенко В.Ф. Проектирование систем автоматики. – М.: Агропромиздат, 1990. – С. 116 – 143.
5. Ротач В.Я. Расчёт динамики промышленных автоматических систем регулирования. – М.: Энергия, 1973. – С. 344 – 354; 416 – 421.
6. Шавров А.В., Коломиец А.П. Автоматика. – М.: Колос, 2000. – С. 158 – 172.
Контрольные вопросы: 1. Какое техническое устройство называется автоматическим регулятором? Дать определение и объяснить назначение. 2. Какие типы автоматических регуляторов Вы знаете? 3. Пояснить принцип действия позиционного (релейного) регулятора. 4. Пояснить принцип работы непрерывного регулятора (на примере ПИ-регулятора). 5. Что представляет из себя зависимость управляемой величины от времени при позиционном регулировании? 6. Что представляет из себя зависимость управляемой величины от времени при непрерывном регулировании? 7. Какие параметры являются параметрами настройки П-регулятора, И-регулятора, ПИ-регулятора, ПИД-регулятора? 8. Как определяются параметры настройки позиционного регулятора? 9. Как определить параметры настройки ПИ-регулятора? 10. Какие методы расчёта параметров настройки непрерывных регуляторов Вы знаете?
Лабораторная работа № 8
Построение однотактных систем управления
Цель работы: освоение приёмов построения однотактных систем управления на основе логических элементов.
Программа работы
1. Ознакомиться с данным описанием.
2. Получить у преподавателя номер варианта задания и выполнить синтез однотактной схемы управления. Схема управления должна быть выполнена в двух вариантах, т.е. только на элементах: а) И, И-НЕ и НЕ; б) И, И-НЕ, НЕ и ИЛИ-НЕ.
3. Показать разработанную схему преподавателю, и после одобрения собрать её на передней панели установки АВК-31.
4. Пригласить преподавателя и продемонстрировать работу схемы.
5. Составить отчет о выполненной работе.
Отчёт по работе должен содержать:
1) Словесную запись варианта задачи синтеза;
2) Описание всех этапов синтеза, с изображением таблиц и схем.
Порядок выполнения работы
Синтез системы управления проводится в соответствии с указанными ниже этапами. Полученную схему реализуют на стенде, содержащем наборы логических элементов И, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, причем входные сигналы формируют с помощью источника напряжения и префиксной клавиши, а выходные сигналы схемы подают на светодиоды. Затем изменяют значения входных сигналов в порядке, определяемом таблицей состояний, и по индикаторным лампам проверяют значения выходных сигналов.
Основные положения и методические указания
Однотактной системой управления называют систему, в которой выходной сигнал управления в любой момент времени полностью определяется входными сигналами в этот же момент времени.
Рассмотрим пример синтеза однотактной системы на логических элементах И-НЕ. В качестве примера возьмём построение схемы браковочного устройства. Устройство содержит три дефектоскопа, одновременно контролирующих три зоны листа материала. При наличии в зоне одного дефекта дефектоскоп вырабатывает единичный сигнал. Если в листе больше чем один дефект, устройство должно подать единичный сигнал на толкатель, который сбрасывает негодный лист в бункер. Синтез однотактной схемы проводится в четыре этапа.
Этап 1. Построение таблицы состояний. Таблица состояний представляет собой формализованную запись условий работы системы. В таблицу заранее заносят все возможные комбинации входных сигналов, а затем в соответствии с требованиями к конкретной системе управления для каждой комбинации записывают значение сигнала. В тех случаях, когда в системе управления какая-то конкретная комбинация входных сигналов не встречается, для этой комбинации можно не проставлять значения выходного сигнала. Для того чтобы не пропустить ни одной комбинации входных сигналов, каждому входному сигналу присваивается свой порядковый номер (N=1, 2, .., m) и «вес» , который определяется для каждого сигнала как q=2N'l. Каждая комбинация входных сигналов определяется номером состояния, представляющим собой сумму «весов» тех сигналов, которые имеют единичное состояние значения. Номера состояний меняются от 0 до 2 (где m–общее число входных сигналов). Таблица 8.1. представляет собой таблицу состояний для браковочного устройства. Выходной сигнал Y в ней принимает значение 1 только в тех случаях, когда в строчке, обозначающей состояния выходных сигналов, есть, по крайней мере, две единицы.
Таблица 8.1. Таблица истинности
Номер состояния |
Входные сигналы, X |
Выходной сигнал Y |
||
X3 |
X2 |
X1 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Этап 2. Запись логической функции. Логическую функцию, описывающую условия, при которых выходной сигнал равен единице, записывают в виде логической суммы, число членов которой равно числу в колонке Y таблицы состояния. Каждую сумму записывают как произведение входных сигналов для тех состояний, в которых Y=1. Если входной сигнал равен нулю, то он входит в произведение со знаком инверсии. Для таблицы состояний (табл. 8.1) логическая функция имеет вид:
(8.1)
Логическая функция определяет условия, при которых Y=1. Эти условия могут возникнуть в четырёх случаях, каждый из которых характеризуется определённой комбинацией значений трёх входных сигналов.
Этап 3. Упрощение логической функции и приведение её к виду, содержащему заданные логические операции. Для преобразования логической функции наиболее часто используют следующие соотношения:
(8.2)
В
преобразованном виде логическая функция
должна содержать только те логические
операции, которые можно реализовать в
заданном базисе логических элементов.
Для рассматриваемого случая,
когда логическую функцию необходимо
реализовать на элементах И-НЕ,
преобразования полученной функции дают
следующее выражение:
(8.3)
Этап 4. Реализация логического выражения заданным базисом элементов. На рис. 8.1. показана схема реализации полученного логического выражения на элементах И–НЕ.
Рис. 8.1. Схема реализации логического выражения
Другой способ реализации логической функции, полученной из таблицы 8.1.
(8.3)
Это выражение реализуется на рис. 8.2.
Рис. 8.2. Схема реализации второго варианта логического выражения
Следует отметить, что схемы представленные на рис.8.1. и рис.8.2. в логическом смысле эквивалентны.