Радіоавтоматика / Lekcija_1_1
.pdfДисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
1 |
Лекція 1.1.
Визначення радіоавтоматики.
Класифікація і терміни.
1.Вступ.
2.Структурна схема автоматичного пристрою.
3.Класифікація автоматичних систем регулювання
(АСР) за структурною ознакою.
4.Стан системи АР. Типові дії.
5.Лініарізація процесів АСР
1. Вступ
Теорія автоматичного регулювання, автоматичного керування являється невід’ємною при проектуванні складних динамічних систем. Мета автоматики – звільнити людину і безпосередньо участь людини в процесі управління і регулювання задач автоматики:
1.побудова найкращих, в розумінні якості управління, систем – це задача синтезу;
2.теоретичне дослідження, задача аналізу;
Управління, що виконується без участі людини називається
автоматичним.
2. Структурна схема автоматичного пристрою.
Система автоматичного керування представляє собою сукупність (КП)
керуючого пристрою і (ОК) об’єкту керування, які знаходяться в взаємодії
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
2 |
одне з одним. Параметр підтриманий в заданих межах чи регульований по заданому алгоритму називається регульованою величиною.
Приклад термостату
Збурюючи дії (ЗД) порушують функціональний зв'язок між ПК та ОК
(зв'язок між заданим впливом та регульованою величиною).
Заданий вплив – це то, що ми задали (наприклад Т ºС) – вплив на систему, що визначає потрібний закон зміни величини.
Реальна (регульована) величина Ө0 – це величина яку ми отримуємо.
Өº,C
Вкл. Викл. контактів
Ө0
t
Зобразимо покращену систему нагріву:
Підігрів → розбалансування мосту → підсилені системи розбалансу в ОК → двигун → управління автотрансформатором і нагрівом в термостаті
(плавне регулювання, а не ступінчате!).
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
3 |
Структурна схема (попередній малюнок):
Задаюча ланка – це R3 (R6) → викликаємо розбалансування мосту.
Зобразимо схему в термінах Р/А:
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
4 |
Тоді g(t) xt - сигнал розстройки
Цей сигнал підштовхує систему до роботи (сигнал розстройки являється ключем системи).
Ця система являється одноконтурною системою авторегулювання.
Система з замкнутим колом впливу, в якій керуючуя дія (випадок розстройки) виробляється в результаті порівняння значення регульованої величини х0 з заданим чи визначеним її значенням g(t) називається автоматичною системою регулювання.
3. Класифікація автоматичних систем регулювання (АСР)
за структурною ознакою.
1)Аморитмічні структури АСР – кожна частина системи, яка працює по визначеному алгоритму обробки прохідного сигналу.
2)Функціональні АСР – кожна частина системи виконує свою функцію.
3)Конструктивна структурна схема АСР – кожна частина являється самостійним елементом системи.
Зв’язки: основні, допоміжні, допоміжно-одбернені.
Основний (головний) зв'язок являється тільки від'ємним (можливість
роботи системи), додатково-випадкові.
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
5 |
2. Класифікація АСР по інформаційному означенні.
3. Класифікація АСР по характеру впливу
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
6 |
Система АПЧ (автоматична підстройка частоти) – радіоприймальні пристрої, частотно-спостережливі пристрої, пристрої на ефекті Доплера.
Два суматора → умовні перешкоди, шуми (ВХ), які намагаються вивести систему з нормального врівноваженого стану(без перешкод).
Wпр Wпр Wпрс
ЧД – частотний детектор (система спостереження). Основною системою даного виду є крива детектора:
Маючи таку характеристику можна слідкувати за перепадами частот.
4. Стан системи АР. Типові дії.
Задача автоматичної системи (АС) забезпечувати заданий режим підтримання величини як при ЗД (задаюча дія) так і при ЗВ (зовнішнього впливу).
Розрізняють:
1. Встановлений режим АСР – це розузгодження const в часі.
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
7 |
2. Перехідний режим. Спостерігають при переході з одного рівноважного стану в другий. При цьому ЗД змінюється скачками.
Перехідний процес може виникнути і при впливі збурення імпульсних перешкод.
Якщо нам відома поведінка системи АР в процесі встановлення з одного стану в інший, то ми можемо в повній мірі описати таку систему, тобто вона перехідним процесом може бути повністю визначена (тобто перехідний процес може дати потрібний характер системи АР).
Вивчити поведінку системи таких станів (перехідних) можна за допомогою теплових впливів на вхід системи.
1) Ступінчата дія
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
8 |
Математична модель має вигляд: g(t)=0, при t<0
g(t)=1, при t>1
2)Імпульсний вплив g(t)=∞, при t=0 g(t)=0, при t<0
S g(t)dt 1
Тоді, наприклад, на виході маємо наступне:
АСР можна описати диференційним рівнянням. Рішення таких рівнянь дає змогу знайти характер зміни регульованої величини в перехідному і встановленому режимах при визначенні ЗД і ЗВ.
5. Лініарізація процесів АСР
Задача: побудувати диференційне рівняння для даної АСР. Для забезпечення система розбивається на ланки (елементи) в яких перехідні процеси описуються простими диференційними рівняннями. При цьому
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
9 |
потрібно знати властивості системи, її зв’язку. Але виникають ускладнення,
наявність не лінійності, яка виникає часто в взаємозв’язку, зазвичай між Хвх і Хвих. Це приводить до нелінійних диференційних рівнянь, які практично не вирішуються.
Якщо система знаходиться в рівноважному стані то через малі відхилення зміни величини, можна допустити мінімальну залежність цих величин і випливає, що можна допустити мінімізацію управління (отримаємо мінімальне однорідне рівняння).
Зв'язок між Р(потужністю) і Q(теплотою) ідеально лінійною не буває
(через неможливість хорошої теплоізоляції при підвищенні температури).
Частіше підвищують Р для досягнення визначеної Q.
Залежність: Q=f(P); T=f1(P)
Необхідно записати поведінку системи в точці P0Q0. так як залежність нелінійна, то і рівняння повинно бути нелінійним.
Дисципліна: Радіоавтоматика. Лекція 1.1. |
10 |
Проведення досліду з невеликою зовнішньою дією p Q ,
встановимо не лінійність цієї ділянки, і запис буде лінійним:
Q Q0 ( |
dQ |
pдля т. О, де |
dQ |
tg k |
|
|
)Qp Qp00 |
|
|||
|
dp |
||||
dp |
|||||
При переносі координат в точку О, то рівняння спроститься: Q k p
Аналітично це значить, що ми маємо функцію, яка зв’язує обурення зі значеннями, її потрібно розкласти в ряд Тейлора:
f (x) f (x0 ) |
f (x0 ) |
x |
f (x0 ) |
x2 ... |
|
1! |
2! |
||||
|
|
|
f (x) f (x0) f (x0) x
1!
f (x) f (x ) f (x ) x
0 0 p
Q k
Таку дію можна здійснити якщо функція в заданій точці диференційована і не має розривів.
Для інженерних задач рівняння для описання систем знаходять спираючись на понятті передавальної функції.