6 Выходной ответ системы (step response)

Эта методика используется для определения выходного ответа системы (step response). Ответ системы на внезапное изменение входной переменной называется (step response - ответ на входное ступенчатое изменение). Каждую систему можно характеризовать её step response. Вид step response позволяет описывать поведение системы математическими уравнениями. то поведение ещё известно как динамический ответ системы (Dynamic response).

 Рис. 13 Выход (Х) - установившийся процесс

На рис. 13 входная переменная (У – это управляющая переменная) вдруг резко меняется (скачком). Система показывает выход (Х) - установившийся процесс с перерегулированием.

Другая характеристика системы – это её поведение в равновесии – статическая характеристика. Статическая характеристика достигается, когда ни одна из переменных не меняется со временем. Равновесие достигается, когда система установлена. Это состояние может поддерживаться неограниченное время. Выходная величина предсказуемо изменяется в зависимости от входной.

Пример. Характеристика системы «вентиль» из примера 2 показывает отношение между объёмным расходом и положением вентиля.

Рис. 14 Характеристика системы «вентиль»

 Характеристика показывает, линейна или нелинейна система. Многие управляемые системы нелинейны. Однако они могут быть аппроксимированы как линейные в диапазоне, где они работают.

7 Типичные ответы на входное ступенчатое изменение технических систем с различными характеристиками

Характеристика выходной переменной системы в ответ на ступенчатое изменение функции на входе расматривается как ответ на ступенчатое воздействие. Качественные характеристики ответа уже обеспечивает важную информацию относительно особенности системы. Графики показывают типичные ответы на входное ступенчатое изменение  технических систем с различными характеристиками.

Рис. 15 Типичные ответы на входное ступенчатое изменение  технических систем с различными характеристиками

8 Символы, используемые в блок-схемах автоматической технологии управления

При изображении контуров управления в форме блок-схем важно, что элементы передачи идентифицированы ясно и однозначно. Таким образом включается

• текстовая информацию относительно типа элемента (например, PT1),

• его шаговый ответ в графической форме.

Обозначения управляемых систем без компенсации

9 Примеры управляемых систем (элементов)

Пример 1 I - элемент (танк с водой)

 Входной параметр – расход поступающей жидкости, выходной - уровень. Изначально емкость пуста и при отсутствии расхода уровень равен нулю, но если включить подачу жидкости, уровень начинает равномерно увеличиваться.

Рис. 27 Входной параметр – расход поступающей жидкости, выходной – уровень

Свойства  I – элемента (I –системы)

Рис. 28 Характеристики I – элемента

Системы с компенсацией

Пример 2 Р - элемент

Рис. 29 Ответ Р - элемента

Системы с запаздыванием высшего порядка (с задержкой по времени)

Рис. 30 Система с запаздыванием высшего порядка PT₂

Рис. 31 Ответы систем PT₂, способных и неспособных к осцилляциям

10 Структурные схемы

Динамические системы, в том числе и системы автоматического управления, на языке математики описываются системой обыкновенных дифференциальных уравнений. Использование преобразования Лапласа сводит задачу решения дифференциальных уравнений к решению системы линейных алгебраических уравнений. Поскольку в системах управления путем изменения одних переменных производится целенаправленное воздействие на другие переменные, то необходимо установить связь между этими переменными. Данную связь обычно представляют в виде передаточ­ной функции, которая является одним из основных понятий теории управления.

Преимущество передаточной функции заключается в том, что она позволяет изобра­зить причинно-следственную связь между переменными в наглядной схематической фор­ме.

 В теории управления преобладает представление различных динамических систем в виде структурных схем. Структурные схемы состоят из блоков направленного действия, каждому из которых соответствует определенная передаточная функция.

ЛЕКЦИЯ 3