12.1 Сурет. Тепе теңдік күйдің үш түрі: а – орнықты; б – орнықсыз; в – бейтарап.

Тепе теңдік күйдің мүмкін болатын түрлерін алдымен беттің әртүрлі нүктелерінде орналасқан шариктің қозғалыс бағытынан қарастырайық: а) шарикті бастапқы тепе теңдік күйіне қайтарушы F күші шарик беттің қай жерінде жатса да пайда болады; б) шарик тепе-теңдік күйінен сәл ауытқыса F күші пайда болып, оны одан әрі тепе теңдік күйінен ауытқытуға тырысады; в) шарик беттің қай нүктесінде жатса да орнықты күйінде қалады.

№ 7 билет. 1.Пропорционалдық буын ретінде қандай элементтерді қарастыруға болады және буын теңдеуін жазып көрсет Буындарды сипаттаушы теңдеулердің түрлеріне қарай келесі типтік буындарды атап өтуге болады: пропорционалдық (рычаг, редуктор, потенциометр, жартылай өткізгішті күшейткіштер т.с.с..); апериодтық (жылу обьектілері, R-L контуры, термопара, термокедергі, электромагнитті реле т.с.с.); тербелмелі (пружиналы маятник, магнитоэлектрлік түрлендіргіштер, R, L, C – контуры т.с.с.); интегралдаушы (электрқозғалтқыш); дифференциалдаушы (тахогенератор) және таза кешігу буыны (транспортерлер). Әрбір типтік буындардың келесі динамикалық сипаттамалары болады: буын теңдеуі, беріліс функциясы , өтпелі және импульсті өтпелі функциялары , жиіліктік сипаттамалары

Пропорционалдық буын

Буын теңдеуі ,

мұндағы x(t) –кірістік, y(t) –шығыстық шамалары, К –беріліс коэффициенті.

Беріліс функциясы

Өтпелі функциясы ,

яғни, буынның шығыстық шамасы кірістік шамасын форма жағынан өзгертпей және кешіктірусіз қайталайды. Сондықтан бұл буынды кейде инерциясыз буын депте атайды

Буынның импульсті өтпелі функциясы амплитудасы шексіз, лездік импульс түрінде болады.

Импульс ауданы беріліс коэффициентіне К тең

Жиіліктік сипаттамалары

Буынның КБФ-сы

Буынның АФЖС-сы комплекстік жазықтықта нақты өсте орналасқан , координатасы (К, j0) болатын нүктемен бейнеленеді

КБФ-ың модульі , яғни, шығыстық тербеліс амплитудасы жиілікке тәуелсіз

КБФ-ың аргументі φ(ω)=0, яғни, шығыстық және кірістік тербелістер араларында фазалық ығысу жоқ

Буынның ЛАЖС-ың өрнегі

Буынның ЛАЖС жиілікке тәуелсіз, жиілік өсіне параллель түзумен сипатталады (9.1 сурет)

Буынның ЛФЖС жиілік өсімен беттесіп жатыр, жиілікке тәуелсіз

9.1 сурет. Буынның ЛАЖС және ЛФЖС

2. Реттеу заңдылығы дегеніміз не? Реттеуіштердің негізгі міндеті-реттелетін шаманың нақты мәндері мен жоспарланған мәндердің арасындағы ауытқуға пропорционал, реттеуші ықпалды тудыру болып табылады.

Реттеу заңдары бойынша реттеуіштер пропорционалдық (П-реттеуіш), интегралдық (И-реттеуіш), пропорционалдық – интегралдық (ПИ-реттеуіш), пропорционалдық- дифференциалдық (ПД-реттеуіш) және пропорционалдық – интегралдық- дифференциалдық (ПИД-реттеуіш) болып бөлінеді.

П-реттеуші (статикалық реттеуіш)- бұл реттеуіштерде реттеу ықпалдары мен қателік сигналдары арасында пропорционалдық тәуелділік болады.

Реттеу заңдылығы:

; мұндағы

–реттеуіштің беріліс коэффициенті.

3. Тығыздық өлшеуге арналған аспаптар. Тығыздық дегеніміз бақыланатын ортаны бірлік көлеміндегі құрамдас бөліктерінің (не олардың қатынасын) массасын анықтайтын параметр болып табылады. өлшеу тәсіліне қарай тығыздық қалтқылы, таразылы, пъезометрлік және радиациялы болып бөлінеді. Қалтқылы тығыздық өлшеуіштер. Жұмыс принципі зерттелетін ортада қалтқыға әсер ететін итергіш күш шамасын не оның бату тереңдігін өлшеуге негізделген. Таразылы тығыздық өлшеуіш. Оның жұмыс істеу принципі тұрақты көлемде (V-const) p=f (m) кезінде p= m /V тәуелділікке сәйкес қадағаланылатын өнімнің массасын өлшеуге негізделген. Пъезометрлік тығыздық өлшеуіш. Жұмыс принципі сұйықтың гидростатикалық қысымның түтіктердің батырылуы тереңдігіне тәуелділігіне негізделген. Н тереңдіктегі сұйық қысымы бойынша оның тығыздығы анықталады. Қысымды өлшеу тәсілдері әртүрлі болуы мүмкін. Қарапайым тәсілдердің біріне сұйық арқылы тазартылған ауаны үздіксіз үрлеу жатады, мұнда ауа қысымы сұйық бағанының қысымына пропорционал өндіріс жағдайында резервуардағы сұйық деңгейі өзгеріп отыратындықтан, қос түтікшелі аспаптың дифференциалданып қосылу схемасы пайдаланылады ΔН=Н1-Н2 =const. Радиациялы тығыздық өлшеуіш. Әрекет принципі сәуленің зерттелетін орта арқылы өткеннен кейінгі радиоактивті сәулелену қарқындылығын өлшеуге негізделген.

№ 8 билет.Пропорционалдық буын 

Буын теңдеуі ,

мұндағы x(t) –кірістік, y(t) –шығыстық шамалары, К –беріліс коэффициенті.

Беріліс функциясы

Өтпелі функциясы ,

яғни, буынның шығыстық шамасы кірістік шамасын форма жағынан өзгертпей және кешіктірусіз қайталайды. Сондықтан бұл буынды кейде инерциясыз буын депте атайды

Буынның импульсті өтпелі функциясы амплитудасы шексіз, лездік импульс түрінде болады.

Импульс ауданы беріліс коэффициентіне К тең

Жиіліктік сипаттамалары

Буынның КБФ-сы

Буынның АФЖС-сы комплекстік жазықтықта нақты өсте орналасқан , координатасы (К, j0) болатын нүктемен бейнеленеді

КБФ-ың модульі , яғни, шығыстық тербеліс амплитудасы жиілікке тәуелсіз

КБФ-ың аргументі φ(ω)=0, яғни, шығыстық және кірістік тербелістер араларында фазалық ығысу жоқ

Буынның ЛАЖС-ың өрнегі

Буынның ЛАЖС жиілікке тәуелсіз, жиілік өсіне параллель түзумен сипатталады (9.1 сурет)

Буынның ЛФЖС жиілік өсімен беттесіп жатыр, жиілікке тәуелсіз

9.1 сурет. Буынның ЛАЖС және ЛФЖС

2. Автоматты реттеу жүйесінің құрылымдық схемасын сызып көрсет.

АРЖ-бірнеше функционалдық блоктардан тұрады

f(t)-қозу әсері

у(t)-реттелетін шама

х(t)-реттелетін шаманың берілген мәні

= х(t)-у₁(t)-ауытқу (қателік сигналы)

U(t)-реттеуші әсер.

ӨЖ- реттелетін шаманың мәнін өлшеу керек кездерде түрлендіру (сезімтал элемент пен түрлендіргіштен)

Беруші- реттелетін шаманың бір мәнде ұстап тұратын немесе белгілі бір заңдылықпен өзгертетін құрылғы.

СЭ- реттелетін шаманың нақты мәні у(t) мен алдын ала берілген мәнін х(t) салыстырып, ауытқу болған жағдайда қателік сигналын тудырады.

ОМ-Қателік сигналының шамасына пропоционал, реттеуші органды қозғайтын ықпал тудырады.

Реттеуші орган – реттелетін объектіге келетін заттардың мөлшерін немесе энергия мөлшерін өзгертіп отыратын құрылғы.

3. Ылғалдылық өлшеуге арналған аспаптар Ылғалдық өнім сапасының негізгі көрсеткіштерінің бірі өйткені оларды сақтау ұзақтығы көп жағдайда осы параметірге тәуелді.Заттардың құрамындағы ылғалды тіке не жанама тәсілмен анықтайды. Тіке тәсілде ылғалды үлгінің кептірерден бұрынғы және одан кейінгі массаларының айырымы бойынша анықтайды. Ол үшін таразыны пайдаланады. Заттардың құрамындағы ылғалды анықтау уақыты кептіру шапшандығына байланысты. Ылғалды буландыруды тездету үшін электор қыздырғыш апаратурамен жабдықталған арнайы кептіргіш камералар пайдаланылады. Үлгідегі ылғалды буландыру және кептіру ұзақтығы түрлі кептіргіштерде 5 сағ-тан 24 сағ-қа дейін жетеді. Тіке тәсілдер бойынша дәл,сондықтан оларды лабораторияларда ылғалдықты жанама тәсілмен анықтауға арналған өнеркәсіптік ылғал өлшеуіштерді бақылау және тарлау үшін пайдаланылады.Жанама тәсілдер шамасы үлгідегі ылғалға тәуелді параметірлерді өлшеуге негізделген. Төменде диэлектрик аса жоғары жилікті (АЖЖ) және оптикалық тәсілдерге негізделген аспаптарды қарастырайық.Диэлькометірлік ылғал өлшеуіш. Осы аспаппен дымқыл өнімдерге диэлектірлік өтімділік пен диэлектрик энергия шығынының өзгерісі бойынша құрамындағы ылғалды өлшейді. Ылғалдың арытуымен диэлектрик өтімділікпен диэлектрлік энергия шығыны өседі. Бірақ диэлектрик өтімділікке тек ылғал мөлшері ғана емес, оның өнімде таралуы және байланыс түрі де ықпал етеді. Сол себепті бұл тәсіл ылғал байланысқан күйде болатын өнімдерге жарамсыз. Мұндай аспаптарда сезімтал элемент ретінде жазық не целиндр конденцатор пайдаланылады.АЖЖ-ылғал өлшеуіш. Жоғарғы сезімталдығымен дәлдігімен сипатталатын аса жоғарғы жилікті тәсіл ылғалды жанаспасыз өлшеу үшін пайдаланылады. АЖЖ ылғал өлшеуіштің әрекет принципі өнім арқылы өткен немесе бетінен шағылған электромагниттік толқынның полярлану жазықтығының амплитудасын фазасы мен бұрылу бұрышын өлшеуге негізделген. АЖЖ ылғал өлшеуіш көрсету өнімнің физикалық-химиялық қасиеттеріне тәуелсіз, сондықтан оның бұл қасиеті диэлькометрлік ылғал өлшеуішпен салыстырғанда айтарлықтай артықшылығы болып табылады.Оптикалық ылғал өлшеуіш. Оптикалық ылғал өлшеуіште инфра қызыл (ИҚ) сәулелер ылғалы бар үлгілерде жұтылады не шығалады. ИҚ сәулелердің жұтылу дәрежесі зерттелетін үлгідегі ылғал мөлшеріне тәуелді болады. Тәсілдің сезімталдығы мен дәлдігіне жуықтау. ИҚ сәулелер бірінші линзада жиналып, үлгіге бағытталады, одан шағылысып, шашыранған сәуле шоғы екінші линзада жиналып, жарық сүзгі арқылы фоторезисторға беріледі. Жұмыс кезінде жарық сүзгі зерттелетін үлгі жұтатын сәуле жиілігіне байланысты белгілі бір уақыт өткенде ауыстырылып отырады. Әртүрлі жиілікті сәуле шағылуының қарқындылығы тіркеліп, есептеуіш құрылғымен есептеледі, содан кейін сигналдың есептеуіш шамасы өнімдегі ылғалды көрсететін тіркеуіш аспапқа беріледі. Монохромат сәуле көзі ретінде лазер сәулесі пайдаланылуы мүмкін.

№ 9 билет. 1. Импульстік ықпал дегеніміз не?

2.Идеалды 1-ші ретті апериодты буын ретінде қандай элементтерді қарастыруға болады және буын теңдеуін жазып көрсет. апериодтық (жылу обьектілері, R-L контуры, термопара, термокедергі, электромагнитті реле т.с.с.);

Буын теңдеуі ,

мұндағы x(t) –кірістік, y(t) –шығыстық шамалары, К –беріліс коэффициенті.

_{Беріліс функциясы}

3.ПИД– реттеуішінің реттеу заңдылығы мен беріліс функциясы.

ПИД-реттеуші - бұл реттеуішке П, И және Д реттеуіштерінің қасиеті тән.

Реттеу заңдылығы:

мұндағы- К_р, Т_u,Т_д ПИД-реттеуішінің баптау параметрлері.

Реттеуіштің беріліс функциясы:

ПИД-реттеуіштің құрылымдық схемасы.

ПИД- реттеуіштің өтпелі сипаттамасы.

№ 10 билет. 1.Идеалды 1-ші ретті апериодты буынның беріліс функциясын жазып көрсет. апериодтық (жылу обьектілері, R-L контуры, термопара, термокедергі, электромагнитті реле т.с.с.);

Буын теңдеуі ,

мұндағы x(t) –кірістік, y(t) –шығыстық шамалары, К –беріліс коэффициенті.

_{Беріліс функциясы}

2. ПИ– реттеуішінің реттеу заңдылығы мен беріліс функциясы.

ПИ-реттеуші (изодромдық реттеуіш)- бұл реттеуішке П және И реттеуіштерінің қасиеті тән.

Автоматты жүйелерде П және И реттеу заңдарының артықшылығын комплексті пайдалану үшін П және И реттеу заңдарын бір мезгілде қалыптастыратын реттеуіштер кеңінен қолданылады. Егер ПИ-реттеуішті баптау кезінде Т_u уақыт тұрақтысының өте үлкен мәнәі тағайындаса, онда ол П-реттеуішке айналады.Егер реттеуішті баптау кезінде К_р –нің өте кіші мәнін тағайындаса, онда жылдамдық тұрғысында 1/Т_u беріліс коэффициенті бар И-реттеуішін аламыз.

ПИ-реттеуіштің құрылымдық схемасы.

Реттеу барысында жіберілген статикалық қателікті, сол мезетте іске қосылған И-реттеуіші жояды.

ПИ- реттеуіштің өтпелі сипаттамасы.

Реттеу заңдылығы:

мұндағы: К_р, Т_u-ПИ-реттеуішінің баптау параметрлері

Реттеуіштің беріліс функциясы:

3. Концентрация өлшеуге арналған аспаптар. Кондуктометрлік консентрт өлшеуіш. Жұмыс принципі сыртқы электр өрісі әсер еткендегі жүйенің электр өткізгіштігін өлшеуге негізделген. Консентратор өлшеуіш электроттардың орта мен өзара әрекеттесуіне қарай жнаспалы және жанаспасыз болып келеді. Электроөткізгіш пен сыйымдылық өзгерістерін тіркеу үшін қосалқы тіркеуіш аспаптар, яғни 0-10 мВ шкалалы потенциометрлер (3) қолданылады. Оптикалық концентрат өлшеуіш. Оптикалық концентрат өлшеуіш оптикалық эффектілердің бақыланатын өнімдегі заттардың концентрациясына тәуелділігін пайдалануға негізделген. Оған колориметр, нефелометр, турбиметр, рефрактометр, флюориметр жатады. Колориметр. Бұл аспаптың әрекет принципі ерітінді түсінің бояуының қарқындылығы бойынша оның концентрациясын анықтауға негізделген. Ерітінді түсінің бояуының қарқындылығын жарық сәулесінің ерітіндіде жұтылуын өлшей отырып оптикалық әдіспен анықтайды. Жарық сүзгілерін ерітіндіге жұтылмайтын сәулелерді тұтып қалады. Көзден шыққан жарық сәулесі линза, жарық сүзгісі және зерттелетін ерітінді арқылы өткеннен кейін жарық сезгіш элементте, яғни көпірлік схемаға қосылған фоторезисторда фокусталады. Күшейтілгеннен кейін сигнал (кернеу) концентрация процентімен межеленген аспаппен (потенциометрмен) өлшенеді. Нефелометр. Сұйық не газ арқылы өтетін жарық ағыны жұтылып қана қоймай, сонымен қатар ондағы асылма бөлшектердің арқасында шашырайды. Бұл жағдайда асылма бөлшектердің концентрациясын нефелометр көмегімен жарық ағынының әлсіреуі бойынша анықтайды.Турбидиметр. Бұл суспенцияның шашырату қабілетінің асылма бөлшектер концентрациясына тәуелділігін анықтайтын аспап. Турбидиметр жарық сүзгісі жоқ калориметрге ұқсас. Оны ауыз судың тазалығын, түтін концентрациясын анықтауға болады. Жарық көзінен тарайтын сәуле линза және қорғаныш әйнектен өткеннен соң түтінде шашырап, көпірдің енінің біріне орнатылған фоторезисторға түседі. Көпір диагоналдарындағы кернеулердің тепе-теңдік байланыстығы бұзылып, көпір шығысында түтіннің концентрациясына сәйкес шығыстық кернеу пайда болады. Бұл кернеу күшейткіште күшейтіліп реверсивтік қозғалтқышқа беріледі. Қозғалтқыш жарық көзінің қоректендіретін автотрансформатордың жылжымалы жанаспасын көпір диагоналдарындағы кернеулердің тепе- теңдік байланыстығы туғанша жылжытады. Сонымен қатар бұл қозғалтқыш өлшеуіш аспаптың стрелкасындағы шкаладағы концентрацияға сәйкес шамаға дейін бұрады.Рефрактометр. Бұл аспапта ерітінді концентрациясын жарықтың сыну көрсеткішінің шамасы бойынша анықтайды.Көзден шыққан жарық сүзгіден линза мен призмадан өтіп, зерттелетін орта бетінен шағылады да фоторезисторға әсер етеді. Орта концентрациясы тұрақты теңдік күйде тұрғанда күшейткіш шығысында сигнал болмайды да, реверсивті қозғалтқыш айналмай, аспап стреалкасы қозғалмайды. Орта концентрациясының өзгеруіне байланысты реверсивті қозғалтқыш аспап стрелкасымен фоторезисторды (6) сигнал үйлесімсіздігі жойылғанша жылжытады. Тепе- теңдік кезінде аспап стрелкасы өлшенбекші концентрацияны көрсетеді. Газды концентрат өлшеуіш. СО мен СО2 концентрациясын анықтау үшін жұмыс принципі газдың инфрақызыл сәулені жұтқан кезінде қысымныі өзгеруіне негізделген оптика- окустикалық газ анализаторлары қолданылады. СО мен СО2 газында бұл сәуленің импульсі айнымалы қысымға түрленеді де сезгіш элементтен қабылданады, мұнда күшейтіліп берілген сигнал мен салыстырылады да тіркеуіш аспапқа жіберіледі. Модулятор айналмалы диск түрінде болады да, саңылаулары арқылы инфрақызыл сәуле ағынының түсуін үзіп отырады.

1. № 11 билет.  1.Беріліс функциясы дегеніміз не? Беріліс функциясы – жүйенің кез келген режим кезіндегі шығыстық және кірістік шамалар арасындағы функционалдық байланысты айтады.

Беріліс функциясы деп – бастапқы нөлдік шарттағы Лаплас түрінде өрнектелген кірістік шама кескініне қатынасын айтады:

-беріліс функциясы,