- •1 Определения и условия автоматизациИ
- •1.1 Процесс управления
- •1.2 Основные причины применения систем автоматики:
- •1.3 Особенности металлургических объектов автоматизации:
- •1.4 Предпосылки успешной автоматизации:
- •1.5 Экономика автоматизации
- •1.6 Основные требования к автоматизации
- •2. Технологический объект и система управления
- •2.1. Описание технологического объекта управления (тоу)
- •2.2. Математическая модель тоу и основная задача автоматизации
- •3. Классификация систем автоматизации
- •I. По целям управления
- •II. По типу систем управления
- •III. По виду математического описания
- •IV. По виду сигналов
- •V. По методу управления
- •VI. По характеру задающего воздействия
- •VII. По точности поддержания управляемой величины
- •VIII. Классификация уровней асу
- •4. Переходные процессы и оценка их качества
- •4.1. Статическое и динамическое состояние систем
- •4.2. Типовые воздействия на объект
- •4.3. Понятие об устойчивости систем управления
- •4.4. Оценка качества процесса управления
- •5. Фундаментальные принципы управления
- •5.1. Принцип разомкнутого управления (по заданному значению)
- •5.2. Принцип обратной связи (управление по отклонению)
- •5.3. Принцип компенсации (управление по возмущению)
- •5.4. Пример реализации принципов управления
- •5.5. Обыкновенные и адаптивные системы
- •5.6. Оптимальные системы
- •5.7. Режимы функционирования систем автоматизации
- •6 Типовые динамические звенья
- •6.1 Свойства типовых динамических звеньев
- •6.2 Понятие передаточной функции
- •6.3 Динамические звенья первого порядка
- •6.3.1 Пропорциональное звено
- •6.3.2 Апериодическое (инерционное) звено первого порядка
- •6.3.3 Идеальное интегрирующее звено
- •6.3.5 Идеальное дифференцирующее звено
- •6.3.7 Звено чистого запаздывания
- •6.4 Класификация динамических звеньев второго порядка
- •6.5 Передаточные функции соединений динамических звеньев
- •6.5.3 Встречно-параллельное соединение звеньев
- •Или , где w(p) – пф разомкнутой системы.
- •6.6. Преобразование структурных схем
- •6.4.1. Правила переноса внешнего воздействия
- •Совмещенная частотная характеристика (афчх)
- •Частотная передаточная функция
- •Логарифмические частотные характеристики
- •7. Законы регулирования и их реализация
- •7.1. Типовые оптимальные переходные процессы регулирования
- •7.2. Законы регулирования и автоматические регуляторы
- •7.3. Синтез законов регулирования
- •7.4. Оптимальное управление
- •Технические средства автоматизации (тса) Состав и функции технических средств
- •Требования к технологическим датчикам и модулям усо
- •Требования к увк
- •Исполнительные устройства
- •Требования к исполнительным механизмам
- •Регулирующие органы
- •Разработка технических средств автоматизации
- •Приложение (для тепловых специальностей) Номенклатура пусковых устройств
- •Основные размеры поворотных клапанов
6.5 Передаточные функции соединений динамических звеньев
6.5.1 Последовательное соединение – соединение, у которого выходная величина предыдущего звена является входной величиной последующего звена
х = х1; у1 = х2; у2 = х3; у3 = у.
Вывод уравнения динамики последовательного соединения звеньев:
у1 = W1(p) х1; у2 = W2(p) х2; у3 = W3(p) х3.
у = у3 = W3(p)х3 = W3(p)у2 = W3(p)W2(p)х2 = W3(p)W2(p)у1 =
= W3(p)W2(p)W1(p)х1 = W3(p)W2(p)W1(p)х
Таким образом, передаточная функция последовательного соединения звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев.
6.5.2 Параллельное соединение – соединение, у которого входные величины всех звеньев равны, а выходная равна сумме выходных величин отдельных звеньев
х = х1 = х2 = х3 ; у = у1 + у2 + у3 .
Вывод уравнения динамики параллельного соединения звеньев:
у1 = W1(р) х1; у2 = W2(р) х2 ; у3 = W1(р) х3.
у = у1 + у2 + у3 = W1(р)х1 + W2(р)х2 + W3(р)х3 =
= W1(р)х + W2(р)х + W3(р)х = х[W1(р) + W2(р) + W3(р)].
.
Передаточная функция параллельного соединения звеньев равна сумме передаточных функций отдельных звеньев.
6.5.3 Встречно-параллельное соединение звеньев
Подача сигнала с выхода звена на его вход называется обратной связью. На рис. 6.15 звено 1 охвачено обратной связью с помощью звена 2. Звено 2 называют звеном обратной связи.
Рис. 6.15. Встречно–параллельное соединение звеньев
Различают положительную и отрицательную обратные связи. Если сигнал обратной связи увеличивает входной сигнал, то связь положительная, в противном случае – отрицательная.
Если в качестве звена обратной связи используется усилительное звено, то связь называется жесткой. Если дифференциальное звено – имеем гибкую обратную связь.
Рассмотрим два важных практических случая. Звено 1 – объект регулирования, звено 2 – регулятор. Звенья 1 и 2 вместе образуют замкнутую систему регулирования. Различают передаточные функции такой системы по нагрузке и по заданию.
6.5.4 Передаточная функция по нагрузке Wн(p) говорит о том, что возмущение в системе приложено к объекту регулирования (см. рис. 6.14). Для этой системы можно записать следующие соотношения сигналов:
х = х1 = х2 ; х1 = х – у2
у1 = W1(p) х1 ; у2 = W2(p) у .
у = у1 = W1(р) х1 = W1(р) (х – у2) = W1(p) [х – W2(р) х2] =
= W1(p) [х – W2(р) у] = W1(p) х – W1(p) W2(р) у .
Отсюда – у [1 + W1(p) W2(p)] = W1(p) x .
Таким образом, передаточная функция по нагрузке имеет вид
.
Передаточная функция разомкнутой системы – Wp(p) = W1(p)W2(p).
Тогда передаточная функция по нагрузке замкнутой системы на рис. 6.15
.
6.5.5 Передаточная функция по заданию Wз(p) означает, что возмущение в системе приложено к регулятору (рис. 6.16).
Рис. 6.16. Встречно–параллельное соединение звеньев
с передаточной функцией по нагрузке
Для такой системы управления можно записать следующие соотношения сигналов:
у = у1; х = у2; х1 = у0 – у1.
у1 = W1(p) х1 ; у2 = W2(p) х2 ; Wз(p) = у / у0 .
у = у1 = W1(р) х1 = W1(р) у2 = W1(p) W2(р) х2 =
= W1(p) W2(р) (у0 – у) = W1(p) W2(р) у0 – W1(p) W2(р) у .
Отсюда – у [1 + W1(p) W2(p)] = W1(p) W2(р) у0 .
Таким образом, передаточная функция по заданию имеет вид
.