- •М инистерство образования и науки Украины Национальная металлургическая академия Украины
- •Днепропетровск – 2009 содержание
- •Введение
- •1 АвтоматизациЯ производственных процессов
- •1.1 Процесс управления
- •Необходимость автоматизации современного производства
- •Особенности металлургических объектов автоматизации
- •Предпосылки успешной автоматизации:
- •Экономическая оценка эффективности автоматизации
- •1.6 Основные требования к автоматизации
- •2 Технологический объект и системы управления
- •2.1 Описание технологического объекта управления (тоу)
- •2.2 Математическая модель тоу и основная задача автоматизации
- •2.3 Классификация систем автоматического управления
- •I. По целям управления и виду алгоритмов
- •II. По типу систем автоматического управления
- •По виду математического описания
- •IV. По виду сигналов
- •V. По характеру задающего воздействия
- •VI. По методу управления
- •VII. Статические и астатические системы управления
- •VIII. Уровни асу
- •3 Переходные процессы и оценка их качества
- •3.1 Статическое и динамическое состояние системы
- •3.2 Виды переходных процессов
- •3.3 Типовые воздействия на объект
- •3.4 Оценка качества процесса управления
- •4 ФункцИональнЫе схемЫ автоматизацИи
- •4.1 Назначение и виды функциональных схем автоматизации
- •4.2 Обозначения элементов автоматики
- •4.3 Принципы составления функциональных схем автоматизации
- •4.4 Структурные схемы контроля и управления
- •4.4.1 Аср температуры в печи
- •4.4.2 Аср давления в рабочем пространстве печи
- •4.4.3 Аср соотношения «топливо-воздух»
- •4.4.4 Автоматическая защита и сигнализация
- •5 Принципы и режимы управления
- •5.1 Принцип разомкнутого управления (по заданию)
- •5.2 Управление по отклонению (принцип обратной связи)
- •5.3 Управление по возмущению (принцип компенсации)
- •5.4 Пример реализации принципов управления
- •5.5 Оптимальное и адаптивное управление
- •5.6 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
- •7 Частотные характеристики систем управления
- •7.1 Амплитудная и фазовая частотные характеристики
- •7.2 Совмещенная частотная характеристика
- •7.3 Частотная передаточная функция
- •7.4 Частотные функции соединений звеньев
- •7.5 Логарифмические частотные характеристики
- •8 Устойчивость систем автоматического управления
- •8.1 Понятие равновесия и устойчивости
- •8.2 Математические критерии устойчивости
- •8.3 Области устойчивости сау в фазовом пространстве
- •9 Технические средства автоматизации
- •9.1 Состав и функции технических средств
- •9.2 Общие требования к тса
- •9.3 Требования к технологическим датчикам
- •9.4 Исполнительные устройства и требования к ним
- •9.5 Регулирующие органы
- •9.6 Разработка технических средств автоматизации
- •10 Автоматические регулирующие устройства
- •10.1 Типовые оптимальные переходные процессы регулирования
- •10.2 Законы регулирования и автоматические регуляторы
- •10.3 Синтез законов регулирования
- •10.4 Оптимальное управление
- •Микропроцессорная техника
- •11.1 Синтез логических управляющих устройств
- •11.2 Микропроцессорные системы
- •11.3 Структура и основные функции микроконтроллеров
- •12 Управляющие вычислительные комплексы
- •12.1 Принципы построения управляющих вычислительных комплексов
- •12.2 Технические и программные компоненты увк
- •Основные технические компоненты обеспечивают процесс измерения и обработку полученной информации. К ним относятся:
- •Общее прикладное по увк представляет собой организованную совокупность программных модулей, реализующих:
- •12.3 Требования к увк
- •Рекомендуемая литература
6.3.7 Звено чистого запаздывания
В отличие от других звеньев, это звено описывается уравнением с запаздывающим аргументом
у (t) = х (t – ),
где t - текущее время; - время чистого запаздывания.
Форма сигнала при этом не меняется, он просто смещается во времени.
Передаточная функция этого звена имеет вид – W(p) = k · exp(–p·t) , а переходная функция – h(t) = k · (t – ).
Рис. 6.9. Переходная характертистика звена чистого запаздывания
Характерным примером звена чистого запаздывания служит транспортер (например, лента агломерационной машины), на котором после изменения входной величины (толщина слоя сыпучего материала) должно пройти время 0 = l/v ( l – длина транспортера; v – его скорость; 0 – время чистого транспортного запаздывания), после которого таким же образом изменится выходная величина.
1
Рис. 6.10. Пример звена чистого запаздывания
6.4 Класификация динамических звеньев второго порядка
Дифференциальные уравнения таких звеньев имеют общий вид
,
а передаточная функция – W(p) = K / (T22 p2 + T1 p + 1).
В зависимости от соотношения постоянных времени Т1 и Т2 :
а) Если , то звено называется апериодическим второго порядка. Переходной процесс представляет собой S-образную кривую с перегибом в точке О (рис. 6.10).
Примеры апериодического звена второго порядка (рис. 6.11):
а) последовательное соединение двух пневматических емкостей, если входная величина х = Рпит, а выходная величина – давление во второй емкости у = Р ;
б) двойная электрическая RC–цепочка.
Рис. 6.10. Переходная характеристика апериодического звена
второго порядка
Рис. 6.11. Примеры апериодических звеньев второго порядка
б) Если , то звено называется колебательным.
Дифференциальное уравнение звена обычно представляется в виде
,
где – коэффициент затухания, 0 < < 1. При этом корни характеристического уравнения комплексные.
Переходная характеристика звена представляет собой периодический сходящийся процесс (рис. 6.12), описываемый формулой
,
где = / T, .
Примерами колебательных звеньев могут служить (рис. 6.13):
а) электрический колебательный RCL–контур (R – активное сопротивление, C – емкость, L – индуктивность);
б) упругая механическая передача, которая состоит из входного 1 и выходного 2 валов, упругого элемента 3, маховика 4 и демпфера 5, оказывающего сопротивление вращению вала. Входная величина х – угол поворота входного вала 1, выходная величина у – угол поворота выходного вала 2.
Рис. 6.12. Переходная характеристика колебательного звена
Рис. 6.13. Примеры колебательных звеньев
в) Если Т1 = 0, то есть нет демпфирования, имеем консервативное звено –
.
Переходная характеристика представляет собой гармонические незатухающие колебания (в природе такого звена нет).
г) Если Т1 < 0 – это неустойчивое колебательное звено с расходящимися колебаниями.
К динамическим звеньям второго порядка относятся также рассмотренные выше реальные интегрирующее и дифференцирующее звенья.
Классификацию динамических звеньев второго порядка можно графически изобразить таким образом (рис. 6.14).
Рис. 6.14. Классификация динамических звеньев второго порядка