18 Гидравлические усилители

Гидравлические усилители служат для усиления сигналов по мощности в гидравлических и электрогидравлических системах автоматического регулирования. Все гидравлические усилители можно разделить на два класса: дроссельные и струйные. Дроссельные усилители обладают большой выходной мощностью и высоким быстродействием. В системах автоматического регулирования применяются дроссельные усилители одностороннего и двустороннего действия; последние, как правило, обладают более высоким быстродействием. Для повышения выходной мощности применяют двух каскадное включение дроссельных усилителей. Струйные – большое быстродействие, но меньший коэффициент уселения.

№16 Электронные, магнитные и электромашинные уселит.

В системах автоматического управления средней и большой мощности электронным усилителям отводится роль предварительного усилителя, обеспечивающего работу оконечного мощного каскада усиления. Электронные усилители можно подразделить по величине выходной мощности на усилители напряжения и усилители мощности; по числу ступеней усиления – на однокаскадные и многокаскадные; Усилители переменного тока, применяемых в системах автоматического управления и контроля, представляют собой усилители низкой частоты (УНЧ). Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления медленно меняющихся сигналов и имеют равномерную амплитудно-частотную характеристику в интервале частот от нуля до нескольких килогерц.

М агнитный усилитель представляет собой усилительно-преобразовательное устройство параметрического типа, поскольку принцип его работы основан на использовании свойства дросселя переменного тока с ферромагнитным сердечником изменять свою индуктивность при подмагничивании постоянным током. преимуществами магнитных усилителей являются: 1) практически линейные характеристики двухтактных усилителей, не имеющих зоны нечувствительности;2) высокий коэффициент усиления на мощности; 3)мгновенная готовность к действию;4) возможность применения в качестве бесконтактных устройств;5)высокий КПД;6)высокая конструктивная прочность и надёжность.К недостаткам магнитных усилителей можно отнести:1) значительную инерционность при пониженных частотах источника питания (~50 Гц);2)существенное отклонение формы тока рабочей цепи от гармонической;3)достаточно большие габариты и масса при большой мощности выходного сигнала.

Электромашинные усел. Применяются в окончательных каскадах САУ. Имеют большой коэффициент усиления. Достоинства: 1) Высокая выходная мощность, 2) Высокий КПД, 3) Малая массаНедостатки: 1) Нелинейная характеристика, 2) Ненадёжность контактов, 3) Электро, и радиопомехи

№15 Усилительные элементы САУ:Мощность сигналов датчиков в большинстве систем автоматического управления и контроля оказывается недостаточной для приведения в действие исполнительного устройства. В связи с этим, возникает необходимость усиления сигналов по мощности. Так как в процессе усиления происходит преобразование сигнала, элементы, выполняющие указанную функцию, называют усилительно-преобразовательными. В системах эти элементы располагаются между датчиками и исполнительными устройствами. По виду вспомогательного источника энергии усилители подразделяют на электрические, гидравлические и пневматические. Последние два вида усилительно-преобразовательных элементов зачастую совмещаются с исполнительными устройствами и называются серводвигателями. Усилительно-преобразовательные элементы, как и датчики сигналов, делятся на два класса: 1) параметрические, основой которых служит нелинейный элемент, позволяющий управлять процессами в цепях питания и нагрузки с помощью входного сигнала малой мощности; 2) генераторные, в которых преобразование энергии питания в энергию выходного сигнала происходит под воздействием маломощного входного сигнала. Требования: 1) Большой коэф. усиления, 2) Зона нечувствительности должна быть минимальной. 3) Линейная характеристика.

№ 13 Индуктивные электрические датчики: Индуктивные датчики основаны на изменении реактивного сопротивления катушки, т.е. на изменение её индуктивности. Рис.1. Одноактный индуктивный датчик. Достоинства: 1) Прост и надёжен Недостатки: 1) Требовательны 2) Слабая помехозащищённость. Трансформаторные индуктивные измерительные преобразователи, или индукционные датчики, предназначены для измерения регулируемой координаты положения, представляющие собой механическое перемещение малых и больших диапазонов. Такие измерительные преобразователи допускают измерение перемещений до нескольких десятков сантиметров. Рис.2. Трансформаторные индуктивные датчики. Емкостный измерительный преобразователь представляет собой конденсатор, в котором изменение расстояния между пластинами, площади перекрытия пластин или диэлектрической проницаемости диэлектрика, помещенного между пластинами, преобразуется в изменение емкости.

№14 ёмкостные электрические датчики

Емкостные измерительные преобразователи можно подразделить на следующие группы в зависимости от выбранного классификационного признака:

1. По назначению емкостного датчика: датчики линейного и углового перемещения, датчики уровня и линейных размеров, датчики температуры, датчики усилий;

2. По конструктивному исполнению на датчики: с плоско-параллельными пластинами конденсатора, с цилиндрической формой конденсатора, с наличием диэлектрика между пластинами, без диэлектрика;

3. По виду изменяемого параметра конденсатора на датчики: с изменяемой площадью перекрытия пластин, с изменяемым зазором между пластинами, с изменяемой диэлектрической проницаемостью.

Емкостные измерительные преобразователи работают на переменном токе. Принцип их действия основан на изменении емкости конденсатора под воздействием контролируемой координаты управляемого объекта.

Достоинства: 1) Прост, мал,быстроде. 2) Большая разрешающая способность Недостатки: 1) Низкий вых. сигнал 2) Влияние паразитных ёмкостей .3) Чувствительны к окружающей среде.

№12 Контактные и реостатные электрические датчики:

Контактные датчики представляют собой релейную группу. Имеют два устойчивых сочетания ВКЛ-ВЫКЛ. Эти датчики просты и надёжны имеют существенную нелинейную характеристику. Применяются в САУ ограничено. Потенциометрические (реостатные) датчики. Потенциометрический измерительный преобразователь или датчик представляет собой переменное электрическое сопротивление, величина выходного, напряжения которого зависит от положения токосъемного контакта. Потенциометрические датчики предназначены для измерения и преобразования линейных и угловых перемещений в электрический сигнал, а также для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и вычислительных устройствах непрерывного типа. Иногда потенциометр применяется как преобразовательный элемент. В этом случае он сопрягается с каким-нибудь чувствительным элементом. По способу выполнения сопротивления; потенциометрические датчики подразделяются на ламельные и непрерывной намотки. В ламельных потенциометрах используются постоянные сопротивления, припаиваемые к ламелям. В потенциометрах непрерывной намотки переменным сопротивлением служит намотанная на каркас в один ряд тонкая проволока, по зачищенной поверхности которой скользит токосъемник. Достоинства:1)простоту конструкции, малые габариты и массу;2)возможность получения линейных статических характеристик с высокой точностью;3)стабильность характеристик;4)возможность работы на переменном и постоянном токе;5)малое переходное сопротивление;6) низкий температурный коэффициент сопротивления.

Недостатки:1)наличие скользящего контакта, который может стать причиной отказов вследствие окисления контактной дорожки,2)перетирания витков или отгибания ползунка;3)высокий порог чувствительности;4) наличие шумов;5)подверженность электроэрозии под действием импульсных разрядов;6) ограниченность скорости линейного перемещения или частоты.

№11 Чувствительные элементы САУ: Любая автоматическая система управления и контроля содержит в качестве функционально необходимых элементов один или несколько измерительных преобразователей, или датчиков, служащих для получения первичной информации о состоянии объекта управления. Требования:1) высокая динамическая точность, состоящая в том, что формирования сигнала должно производиться с минимальным искажением;2) высокая статическая точность работы;3)высокая надежность при работе в условиях, определяемых производственно-технологическими и техническими требованиями;4) допустимые габариты и масса;5) достаточно высокий коэффициент преобразования, обеспечивающий реагирование датчика на относительно небольшие расстояния между требуемым и действительным значениями управляемой величины;5)достаточно высокая мощность выходного сигнала. Перечень: Различают датчики положения, скорости, ускорения, давления, температуры и других физических величин, По принципу действия различают датчики сопротивления: потенциометрические,тензометрические,фоторезисторные и терморезисторные; датчики индуктивности, датчики магнитоиндукционные, емкостные и др.

№10 Основные элементы автоматических систем: Любая САУ содержит набор элементов:

1. Датчик, предназн. для контроля и измер. сигналов циркулирования;требования:надежность, чувствительность, допустимые габариты и масса, допуст. инерционность, низкая чувствит. к помехам.

2. усилитель, предназнач. для усиления сигнала; требования:треб. коэф. усиления по мощности, наиб. линейная хар-ка, зона нечувствит. как можно меньше, инерционность как можно меньше, но не более допустимой, мин. влияние гистирезиса.

3. преобразователь, предназнач. для преобразования сигала;

4. исполнительный элемент, предназнач. для отработки управляющего воздействия, привод. к изм. регулируемого параметра объекта управления. требования: высокий уровень мощности, высокое быстродействие,лин-сть статич. хар-ик, плавность регулир. скорости в широких диапазонах,малая масса, габ. размеры, удобство эксплуатации, высокая надежность.

5. объект управления. Объект управления, кроме этого может быть оснащён: элементами улучшающими работу, корректирующие элементы, сравнивающие элементы.

6. коррект-ие элементы предназн. для изм. динам-ких свойств сист. с целью достижения треб. показателей ее качества.

№9 Процессы резанья с автоматическим регулированием сил резанья: САУ сил резанья. Если известна сила резанья и вызванная ей деформация станка, то всегда можно ввести коррективы в настроенный размер. Т.Е. учесть систематическую ошибку. Для того чтобы в процессе резанья сохранить учтённую систематическую ошибку, необходимо стабилизировать деформацию станка, т.е. силу резанья. Стабилизировать силу резанья в процессе резанья можно путем изменения, какого либо техпараметра: подачу, скорость резанья, углы в плане, глубину, Если обратиться к формуле силы резанья: , то видно , что она в наибольшей степени зависит от подачи. Изменяя подачу, поддерживая её на оптимальном уровне по отношению к силе резанья. Соответственно при меньшей силе резанья – подача увеличивается. При большей – уменьшается. При этом на подачу накладываются ограничения. Наименьшее по производительности, но наибольшее по шероховатости и наибольшей силе резанья. В САУ силой резанья за основу принимают скорость резанья. Достоинства: Легко менять к4рутящий момент. Недостатки: Слабая управляемость силой резанья через скорость. Для наибольшего изменения силы резанья приходится изменять скорость => изменение других техпараметров. Управление другими параметрами(глубина, углы, и т д. ) практически не применяются, из-за нетехнологичности их реализации и малого эффекта регулирования.

№ 8 Адаптивные системы резанья, регулирующие точность обработки: В 60-х Балакшиным Б.С. была выдвинута идея применения систем адаптивного управления процессом механической обработки деталей на станках с целью повышения точности и производительности. Основана на анализе размерной цепи МРС. При появлении погрешностей, вызываемых температурными деформациями элементов станка, режущего инструмента, его износом и другими причинами возникает сигнал рассогласования, который предварительно усилившись, приводит в действие исполнительный механизм, воздействующий, в свою очередь, на золотник следящего гидрораспределителя станка. Происходит смещение суппорта вместе с режущим инструментом относительно оси центров в сторону компенсации возникшей погрешности статической настройке Ас. На копировальных станках погрешность обработки деталей могут быть значительно снижены в результате применения не только систем автоматической коррекции начального положения инструмента, но и систем последующей коррекции траекторий его движения.

№7 Исследование автоколебаний и устойчивости реальных систем: Система считается нелинейной, если зависимость между выходом и входом – включает в себя переменную со степенью отличной от единиц. Любая нелинейная САУ состоит из линейной части и обычно одного нелинейного звена. Считается, что нелинейная САУ устойчива, если амплитуда этих колебаний неувеличивается и не превышает допустимых величин. Для исследования устойчивости нел. Систем используют критерий Найквиста, который претерпевает некоторые изменения в фольмулировке в отношении автоколебаний:

Е сли точка на кривой соответствующей увеличению амплитуды по сравнению со значением в точке пересечения, не охватывается АФЧХ линейной части, то колебания устойчивы.