Структурные схемы

Упрощенное графическое изображение любой структуры автоматической системы, содержащее условное изображение ее частей, наз. структурной схемой.

Их делят на функциональные и алгоритмические.

Функциональные и алгоритмические схемы состоят из условных изображений элементов (звеньев) (обычно в виде прямоугольников) и различных связей, изображаемых в виде линий со стрелками, показывающих направление передачи воздействия. Каждая линия соответствует обычно одному сигналу или одному воздействию. Иногда применяют жирные или сдвоенные линии: в функциональных – для обозначения материальных и энергетических потоков, в алгоритмических - для обозначения векторных величин. Около каждой линии указывают физическую величину, характеризующую данное воздействие.

Обычно вначале составляют функциональную схему системы, а затем – алгоритмическую.

Структурные схемы могут быть составлены с большей или меньшей степенью детализации. Схемы, на которых показаны лишь главные или укрупненные части системы, наз. обобщенными.

Пример типовой функциональной схемы сау

Структура САУ:

З  Задающее устройство, которое преобразует входной сигнал U(t) в сигнал, удобный для дальнейшего использования;

ЭС₁  сравнивающее устройство, вырабатывает сигнал ошибки (отклонения) как разность задающего сигнала и управляемой величины;

ПУ₁  преобразующее устройство, преобразует сигнал ошибки в другую форму, удобную для дальнейшего использования, при этом не выполняются функции усиления и коррекции (пример: электрическаямеханическая);

КУ  корректирующие устройства, улучшают динамические свойства регулирования и повышают устойчивость. В зависимости от включения бывают параллельными или последовательными. КУ₁  последовательная коррекция, КУ₂  параллельная коррекция.

ЭС₂  сравнивающее устройство местной обратной связи;

УМ усилительное устройство, усиливает мощность сигнала;

ИУ  исполнительное устройство, вырабатывает управляющее воздействие, обычно двигатель, электромагнит.

ЧЭ  чувствительный элемент, фиксирует (измеряет) управляемую величину x(t);

ПУ  элемент главной обратной связи, преобразует управляемую величину y(t) в вид, удобный для сравнения с задающим сигналом;

РО  регулирующий орган, обычно заслонка, дозатор, передаёт управляющее воздействие непосредственно на объект.

ОУ  объект управления.

Реальная САУ может не содержать некоторые из рассматриваемых пронумерованных блоков. Некоторые блоки могут объединяться. То, что называли блоками, носит название звеньев. И регулятор, и ОУ могут состоять из нескольких звеньев.

На функциональных схемах конкретных систем указывают не общее назначение блоков, а их конкретное наименование, например, двигатель (Д), тиристорный преобразователь (ТП), весоизмеритель (В) и т.д.

Алгоритмическая схема:

X

Каждому элементу функциональной структуры может соответствовать определенное алгоритмическое звено. В общем случае такое совпадение необязательно.

Детектирующие свойства элементов систем

Процессы преобразования и перераспределения энергии в автоматической системе, в отличие от многих других физических систем, строго ориентированы, т.е. энергия и воздействия передаются только в определенном направлении.

Направленность передачи воздействий в автоматической системе обеспечивается благодаря наличию у одного или нескольких конструктивных элементов системы так называемого детектирующего свойства. Это свойство заключается в том, что рассматриваемый элемент не оказывает обратного действия на предыдущий элемент, а его выходная величина не влияет на свою входную.

Обычно свойством однонаправленности обладают те элементы САУ, которые передают информационные воздействия. К таким элементам относятся в первую очередь измерители и преобразователи сигналов. Конструктивные части системы, через которые передаются энергетические воздействия, этим свойством, как правило, не обладают.

Только вследствие наличия элементов направленного действия в автоматической системе создаётся замкнутый контур передачи воздействий, при помощи которого и осуществляется целенаправленный процесс управления. Без таких элементов САУ были бы неработоспособны или малоэффективны.