Вопросы для самопроверки:

1. По каким параметрам выбирают первичные измерительные преобразователи?

2. Как по экспериментальным данным определить коэффициенты уравнения, описывающего зависимость термосопротивления от температуры?

3. По каким основным признакам разделяют первичные измерительные преобразователи на параметрические и генераторные?

4. Какие первичные измерительные преобразователи состава свойств веществ вы знаете?

5. Назовите области применения в нефтегазовом производстве первичных измерительных преобразователей расхода вещества.

6. Что такое усилитель и для какой цели он применяется в системах автоматики?

7. Какими параметрами характеризуется усилитель?

8. Какие функции выполняют элементы сравнения в системах автоматики?

9. Назовите основные типы исполнительных механизмов и области их применения?

10. По каким критериям осуществляется классификация регуляторов?

11. Какие основные законы регулирования применяются в системах автоматики?

12. Какие функции могут выполнять управляющие ЭВМ в системах автоматики?

Системы автоматического управления

Теория автоматического управления. Виды и типы схем автоматики. Функциональная и структурная схемы автоматизации технологических процессов. Функциональная и структурная схемы САУ. Принципиальная схема. Схемы соединений и подключений. Преобразование структурных схем САУ, правила и формулы.

Понятие устойчивости САУ. Необходимые и достаточные условия устойчивости линейных САУ. Алгебраические критерии устойчивости Раусса и Гурвица. Частотные критерии устойчивости Михайлова и Найквиста, следствие из критерия Михайлова, логарифмический критерий устойчивости. Определение устойчивости систем с запаздыванием. Анализ влияния параметров элементов САУ на ее устойчивость. Области устойчивости. Определение устойчивости.

Расчет показателей качества процесса регулирования. Точность работы САР. Методы расчета показателей качества в переходных режимах. Моделирование САР. Расчет переходных процессов по заданному уравнению системы и по заданной структурной схеме. Определение запаса устойчивости и быстродействия. Интегральные критерии качества работы САР. Чувствительность САУ.

Синтез САУ с заданными показателями качества регулирования. Методы коррекции САР. Реализация корректирующих звеньев в линейных САУ. Выбор настройки регуляторов непрерывного действия (П–, И–, ПИ–, ПИД– регуляторы) в зависимости от свойств объектов управления и требуемых показателей качества управления.

Нелинейные САУ. Особенности анализа нелинейных САУ. Выбор параметров настройки позиционных регуляторов в зависимости от свойств объекта управления. Метод гармонической линеаризации.

Понятие импульсных и цифровых САУ. Импульсный элемент. Модуляция импульсов. Описание импульсной системы. Решетчатые функции. Передаточные функции импульсных систем. Частотные характеристики импульсных систем. Устойчивость и качество работы.

Анализ и синтез релейных схем систем автоматики с помощью алгебры Буля. Анализ и синтез схем управления. Методы минимизации схем. Выбор элементной базы. Реализация схем управления с использованием логических элементов («И», «ИЛИ», «НЕ», «И–НЕ», «ИЛИ–НЕ»).

Микропроцессорные системы управления. Устройства сопряжения для сбора информации об изменяющихся дискретно или непрерывно параметрах объектов управления. Устройства сопряжения с исполнительными механизмами. Реализация алгоритмов, языки программирования. Реализация различных законов управления в микропроцессорных системах и в системах с управляющими компьютерами.

Методические советы: В результате изучения материала вышеуказанной темы студент должен усвоить сущность теории автоматического управления как науки об управлении динамическими процессами, научиться определять объекты управления и воздействия на них в соответствии с поставленной целью управления. Следует ознакомиться с правилами изображения схем систем автоматики.

Изучая эту тему, студенты должны познакомиться с требованиями, предъявляемыми к системам автоматического управления. Усвоить, что эти требования определяются свойствами системы и связаны с воздействиями на нее. При этом следует обратить внимание на особенность расчета регуляторов, параметры которых определяются статическими и динамическими свойствами всей системы.

Анализ устойчивости является одним из важнейших разделов динамического расчета САУ. Поэтому необходимо понять физическую сущность устойчивости динамической системы, изучить критерии устойчивости, иметь представление об их достоинствах и недостатках, знать области рационального применения каждого из критериев устойчивости. Особое внимание необходимо уделить анализу влияния передаточных коэффициентов и постоянных времени на устойчивость систем.

О качестве процесса управления судят по ряду показателей, важнейшими из которых являются быстродействие, колебательность, точность. Трудности, связанные с аналитическим определением этих показателей, вызвали применение косвенных оценок качества, поняв идею которых, следует усвоить технику их вычисления. Обратите внимание на метод структурного моделирования систем автоматики на аналоговых вычислительных машинах.

Нелинейные системы обладают существенными особенностями по сравнению с системами линейными. Одной из этих особенностей является возникновение в них автоколебаний. Необходимо изучить методы определения условий возникновения автоколебаний и их параметров.

Системы импульсного регулирования в силу особенностей работы требуют специального метода их исследования. Студент должен познакомиться с основным математическим аппаратом, применяемым для импульсных систем, – дискретным преобразованием Лапласа. При изучении методов исследования устойчивости и качества импульсных систем целесообразно проводить сравнение с исследованием непрерывных систем.