- •Введение: а) История развития и современное состояние автоматики
- •Введение б) Классификация автоматических систем
- •1.1 Функции и характеристики элементов автоматических устройств
- •1.2 Датчики, основные показатели и характеристики
- •1.2.1 Датчики температуры
- •1.2.1 А) Термометры сопротивления (тс)
- •1.2.1 Б) Полупроводниковые термосопротивления (термисторы)
- •1.2.1. В) Термопары
- •1.2.2 Датчики давления
- •1.2.2 А) Пружинные датчики давления
- •1.2.2 Б) Основные сведения о выборе, установке и эксплуатации приборов давления(пд)
- •1.2.3 Датчики уровня жидкости
- •1.2.3 А) Поплавковые уровнемеры
- •1.2.3 Б) Гидростатические уровнемеры
- •1.2.3 В) Электрические уровнемеры
- •1.2.3. Г) Радиоизотопные уровнемеры
- •1.2.3 Д) Акустические уровнемеры «Эхо-5»
- •1.2.4 Датчики расхода жидкостей и газов
- •1.2.4 Б) Расходомеры постоянного перепада давления
- •1.2.4 В) Расходомеры индукционные
- •1.2.5 Датчики для автоматического анализа состава материала
- •1.2.5.1 Измерение концентрации веществ
- •1.2.5.1 А) Электрокондуктометрический метод анализа
- •1.2.5.1 Б) Низкочастотный безконтактный концентратомер
- •1.2.5.2 Плотномеры для жидкостей
- •1.2.5.2 А) Весовые плотномеры
- •1.2.5.2 Б) Поплавковые плотномеры
- •1.2.5.2 В) Гидростатические плотномеры
- •1.2.5.2 Г) Радиоизотопные плотномеры
- •1.2.6. Влагомеры для газов и твердых тел.
- •1.2.6 А) Психометрический метод измерения влажности газов
- •1.2.6 Б) Метод точки росы
- •1.2.6 В) Кондуктометрический метод измерения влажности твердых тел
- •1.2.6 Г) Метод диэлетрической проницаемости
- •2 Системы автоматического регулирования
- •2.1 Основные понятия и определения
- •2.2 Классификация систем автоматического регулирования
- •2.3 Объекты регулирования
- •2.3.1 Одноемкостные статические объекты
- •2.3.2 Одноемкостные астатические объекты
- •2.3.3 Объекты чистого запаздывания
- •2.3.4 Сложные регулируемые объекты
- •2.4 Автоматические регуляторы
- •2.4.1. Классификация автоматических регуляторов.
- •2.4.2 Регуляторы прерывистого действия (релейные, позиционные)
- •2.4.3. Регуляторы непрерывного действия
- •2.4.3 А) Статические регуляторы
- •2.4.3 Б) Астатические регуляторы (интегральные)
- •2.4.3 В) Изодромные регуляторы (пи-регул-ры)
- •2.4.3 Г) пд - регуляторы, пид - регуляторы
- •2.4.4 Основные показатели качества регулирования. Выбор типа автоматического регулятора
- •2.4.4 А) Параметры качества в регулирования для статических и астатических объектов
- •2.4.4.Б) Выбор типа регуляторов непрерывного действия для статических и астатических объектов
- •2.4.4 Г) Выбор релейного (позиционного) регулятора статических объектов
- •2.5 Исполнительные механизмы
- •2.5.1 Электромагнитные исполнительные механизмы
- •2.5.2Электродвигательные исполнительные механизмы
- •2.5.3 Пневматические исполнительные механизмы
- •3 Основы теории автоматического регулирования
- •3.1 Способы математического описания аср
- •3.1.1Дифференциальные уравнения (обыкновенные)
- •3.1.2 Передаточные функции
- •3.2 Управления типовых звеньев аср
- •3.2.1 Назначение и классификация типовых звеньев
- •3.2.2 Безинерционное звено (усилителительное)
- •3.2.3 Инерционное звено
- •3.2.4 Интегрирующее звено
- •3.2.5 Дифференцирующие звенья
- •3.2.6 Колебательное затухающее звено, апериодическое звено 2-го порядка
- •3.2.7 Звено чистого запаздывания
- •3.3 Передаточные функции аср
- •3.3.1 Последовательное соединение звеньев
- •3.3.2 Параллельное соединение звеньев
- •3.3.3 Соединение звеньев по принципу обратной связи
- •3.4 Анализ точности аср
- •3.5 Устойчивость аср
- •4 Технические средства автоматизации
- •4.1 Выбор системы приборов автоматизации
- •4.2. Пневматическая система приборов «Старт»
- •4.5 Микропроцессорные контроллеры (мпк)
- •5 Автоматизация типовых химико-технологических процессов
- •5.1 Проектирование функциональных систем автоматизации
- •5.2 Типовые объекты и типовые схемы автоматизации
- •5.2.1 Аср гидродинамических процессов
- •5.2.2 Аср тепловых процессов
- •5.2.3 Аср массообменных процессов
- •5.2.4 Аср процесса газовой абсорбции.
- •5.2.5 Аср процесса ректификации
- •5.2.6 Аср реакторных процессов
- •6.Автоматизированные системы управления технологическими процессами
3.3.2 Параллельное соединение звеньев
W1(P)
Х1(Р) W(Р)
W2(P)
Wn(P)
Х2(Р)У2(Р) У(Р)
Хn(Р) Уn(Р)
Рис2
Входной сигнал системы равен входному сигналу всех элементов.
Х(Р) = Х1(Р)= Х3(Р)= Хn(Р)
Выходные сигналы АСР равен сумме входных сигналов его элементов:
У1(Р)= W1(Р)* Х(Р)
У2(Р)= W2(Р)* Х(Р)
Уn(Р)= Wn(Р)* Х(Р)
У(Р)=У1(Р)+ У2(Р)+ У3(Р)+ +Уn(Р) (3.1)
В формулу 3.1 подставим получен. ранее выходных сигналов каждого элемента
У(Р)= W1(Р)* Х(Р)+ W2(Р)* Х(Р)+ ..+ Wn(Р)* Х(Р)
У(Р)/Х(Р)= W1(Р)+ W2(Р)+…+ Wn(Р)= W(Р)
Передаточная функция АСР состоящая из n параллельно соединенных звеньев равна сумме передаточных функций отдельных ее звеньев.
3.3.3 Соединение звеньев по принципу обратной связи
Схема замкнутого АСР приведена на рис.3
Х
W1(P)
Хос(Р) W(P)
+1
Рис.3
W1(P) м.б. последовательное соединение различных звеньев, параллельное и т.д.В любом замкнутом АСР сигнал с ее выхода по каналу обратной связи поступает на ее вход. Если по направлению данный сигнал обр. связи Хос(Р) совпадает с основным Х(Р), то такая связь называется положительной. В этом случае результирующий сигнал системы Х1(Р) равен сумме данных сигналов, т.е
Х1(Р)= Х(Р)+ Хос(Р)
Положительные обратные связи применяются только в качестве внутренних обратных связей, охватывающих только
Если сигнал обратной связи Хос(Р) направлен противоположно основному сигналу Х(Р) то такая обратная связь называется отрицательной.(рис.4)
Х
W1(P)
Хос(Р) W(P)
-1
Рис.4
Суммарный сигнал Х1(Р) равен разности основного сигнала Х(Р) и Хос(Р)
Х1(Р)= Х(Р)- Хос(Р)
Для вывода передаточной функции рассмотрим вариант, когда в цепь включено звено с передаточной функцией W2(P).(рис.5)
Х
W1(P)
Хос(Р) W(P)
W2(P)
Рис.5
Выходной сигнал У(Х) относительно передаточной функции W1(P),а входной – Х1(Р).
У(Р)= W1(Р)* Х1(Р)
Х1(Р)= Х(Р)- Хос(Р)
Хос(Р)= W2(Р)*У(Р)
У(Р)= W1(Р)[ Х(Р)- Хос(Р)]= W1(Р)[ Х(Р)- W2(Р)*У(Р)]
У(Р) + W1(Р) *У(Р) W2(Р)= W1(Р)* Х(Р)
W(Р)= У(Р)/Х(Р)= W1(Р)/1+ W1(Р)* W2(Р)
Для положительной обратной связи :
W(Р)= У(Р)/Х(Р)= W1(Р)/1- W1(Р)* W2(Р)
Для АСР изображенном на рис.3 W2(Р)=1, поэтому передаточная функция им.вид:
W(Р)= W1(Р)/1– W1(Р)
Для рис.4:
W(Р)= W1(Р)/1+ W1(Р)
3.4 Анализ точности аср
При определении точности АСР находят значение статической ошибки работы АСР (Δу).
Пример: определим статическую погрешность АСР, состоящей из последовательно – соединенных звеньев (безинерционного, инерционного, колебательно–затухающего), охваченных отрицательной обратной связью:
Получим придаточную функцию данного АСР:
W(р)=,
Преобразуем:
W(р)=, Рассмотрим статический режим, приняв р=0 (оператор):
W(р)=у установится ≥, Введем обозначения: к0=к1*к2*к3 – общ коэффициент усиления АСР, у установ-ся=к0/1+к0=1 –, В данном случае принимаем задан значение выходной величины у=1, у задан =1. Статическая погрешность Δу определяется:
Δу=у задан – установится, Δу=1/1+к0 – статическая ошибка работы АСР. Ее можно уменьшить, увеличив…
3.5 Устойчивость аср
Чтобы АСР нормально работала она должна быть устойчивая. Устойчивость АСР – способность возвращаться к установившемуся положению (установленное значение регулируемой величины после прекращения действия возмущения которое вывело её из данного установившегося положения). Для оценки устойчивости работы АСР применяют
1) Алгебраический критерий Гурвиц и Раус.
2)Частотные критерии Найквиста и Михайлова
Критерий Гурвица –основан на анализе неравенств состоящих из коэффициентов уравнения АСР. Характеристическое уравнение n-порядка
Оценка устойчивости АСР n-порядка по критерию Гурвица производится:
составляется из коэффициентов характеристического уравнения Таблица Гурвица – по главной диагонали выписываются ;строка таблицы с нечетным и чётными индексами чередуются; число элементов каждой строки = n, недостающие коэффициенты заполняются нулями; отчеркивая строки и столбцы получают n определителей Гурвица. АСР n-порядка является устойчивой если все () .Устойчивость АСР оценивается по 2-м условиям 1) - Необходимо положительно всех коэффициентов характеристического уравнения 2) – Достаточным является выполнение неравенств для определённого порядка АСР
Условия получения положительного определителя Гурвица:
АСР 2-го порядка 1. Достаточное условие устойчивости АСР является положительность коэффициентов характеристического уравнения. АСР 3-го n=3 достаточное условие . АСР 4-го n=4 достаточное условие