7. Структурные, функциональные схемы автоматических систем регулирования и управления.

При математическом описании САР делят на подсистемы. Результат обычно представляют в форме функциональных и алгоритмических структурных схем.

Функциональные структурные схемы (функциональные схемы) используются для описания состава и принцип действия САР.

Алгоритмические структурные схемы (структурные схемы) представляют собой графическое изображение математической модели системы (объекта) и используются для синтеза алгоритма управления и анализа динамических характеристик объекта (системы).

Элемент структурной схемы (звено) изображается прямоугольником (сумматор — кружком, разделенным на четыре сектора), в котором указывается символ математической операции преобразования сигнала, а направление прохождения сигнала отмечается стрелками на линиях, соединяющих звенья.

Если звенья выделяют по функциональному признаку, то струк­турная схема по форме совпадает с функциональной схемой рассматриваемой системы. В частности, при анализе и синтезе САР широко используют функциональные и структурные схемы, состоящие из двух подсистем: объекта управления (ОУ) и автоматического регу­лятора (АР). Такие схемы (рис) позволяют при известном матема­тическом описании ОУ и АР аналитически или моделированием на ЭВМ исследовать зависимость выходной величины у (t) и ошибки регули­рования e(t) от задающего воздействия v (t) и возмущения f(t).

8. Автоматические системы регулирования технологических параметров. Автоматический регулятор и его основные функциональные элементы.

Структурная схема автоматического регулятора представлена на рисунке. В САР входят: объект управления, датчик или первичный измерительный преобразователь ИП, нормирующий преобразователь НП, элемент сравнения А, задающее устройство ЗУ, регулирующее устройство РУ, усилитель У, исполнительный механизма ИМ и регулирующий орган РО и устройство жесткой обратной связи ЖОС.

Рисунок – Структурная схема локальной САР

Схема работает следующим образом. Значение регулируемой величины t_вых фиксируется чувствительным элементом измерительного устройства ИП и через нормирующий преобразователь НП передается на элемент сравнения А. На этот же элемент подается сигнал t_з от задающего устройства ЗУ согласно программе регулирования. Текущее значение температуры t_вых сравнивается с заданным ЗУ значением t_з. При наличии разности между этими величинами, элемент сравнения А формирует сигнал управления D t = t_з-t_вых, который зависит от знака и значения отклонения регулируемой величины от заданного.

Сигнал управления Dt с элемента сравнения А подается на регулирующее устройство. Поскольку в системе применена отрицательная обратная связь, то сигнал от измерительного устройства t_вых требует изменения уровня температуры в сторону противоположную фактическому: температура повысилась в сравнении с заданным – РУ дает сигнал на его уменьшение, температура понизилась – сигнал на увеличение. Далее сигнал рассогласования подается на усилитель, где усиливается до значения D t_ус, достаточного для воздействия на исполнительный механизм ИМ САР. Усиленный сигнал управления Dt_ус преобразуется исполнительным механизмом ИМ в перемещение регулирующего органа РО, непосредственно изменяющего значение регулируемой (входной) величины z. В нашем случае расход пара на пастеризатор. Для более точного регулирования в САР применена жесткая обратная связь ЖОС, связывающая положение РО с элементом сравнения А. Стрелкой F на схеме показано действие на объект внешнего возмущения, под действием которого значение регулируемой величины может отклоняться от заданного. Такими возмущающими воздействиями могут быть изменение начальной температуры молока или изменение параметров греющего пара.