- •Основные понятия и терминология курса.
- •Классификация автоматических систем управления (асу).
- •Основы техники измерения и приборы
- •Преобразователи и системы передач сигналов
- •Измерение давления
- •Измерение температуры
- •Измерение количества вещества
- •Измерение расхода
- •Измерение уровня
- •Измерение плотности
- •Измерение вязкости
- •Измерение влажности. Методы.
- •Измерение кислотности
- •Вторичные приборы.
- •Автоматическое управление Классификация и характеристики объектов регулирования
- •Управляющие устройства
- •Автоматические регуляторы. Общие понятия. Классификация.
- •Увм и микропроцессорные средства автоматизации
- •Циклические процессы. Дискретные системы автоматики
- •Исполнительные устройства асу и асутп
- •Исполнительные механизмы.
- •Регулирующие органы
- •Основы теории автоматического управления Статика и динамика системы
- •Преобразование Лапласса. Передаточные функции.
- •Временные характеристики аср. Переходные процессы.
- •Частотные характеристики
- •Функциональные и структурные схемы аср
- •Способы соединения динамических звеньев
- •Устойчивость автоматических систем
- •Критерии устойчивости аср.
- •Проектирование систем автоматизации. Системы управления типовыми объектами технологии.
Автоматическое управление Классификация и характеристики объектов регулирования
Автоматическая система регулирования в простейшем случае состоит из регулятора и объекта управления.
Объекты управления в зависимости от динамических свойств, т.е. от вида переходного процесса, подразделяются на объекты с сосредоточенными параметрами и распределенными параметрами. (Переходный процесс – это изменение выходной величины во времени. Обычно в автоматизации его рассматривают после нанесения возмущающего воздействия.)
Если регулируемая величина в состоянии равновесия имеет везде одинаковые значения, то такой объект называется объектом с сосредоточенными параметрами (варочная колона, шнековая камера).
Е сли регулируемая величина в состоянии равновесия имеет неодинаковые значения, т.е. характеризуются не только изменением во времени, но и в пространстве, то такой объект называется объектом с распределенными параметрами (термокамера для обработки колбасных изделий, пастеризационная установка, трубопроводы).
Свойство объекта накапливать вещество или энергию называется емкостью.
Два бака одинакового объема, но с разной площадью оснований. Для изменения уровня жидкости в них на равную величину h, требуется различное ее количество, которое и будет характеризовать емкость объекта, т.е. способность накапливать вещество.
В области автоматического регулирования понятие «емкость» означает не только способность вмещать что-либо, но и само оборудование, в котором может накапливаться вещество или энергия. В зависимости от их числа различают одноемкостные (бункер, накопительный бак), двухемкостные (змеевиковый теплообменник) и многоемкостные объекты (ректификационная колонна).
Модель многоемкостного объекта можно представить в виде последовательного соединения нескольких емкостей.
Одноемкостные объекты описываются дифференциальными уравнениями первого порядка, двухемкостные – второго порядка и многоемкостные – уравнениями более высоких порядков. Т.о. у первых скорость изменения выходной величины при подаче на вход ступенчатого воздействия постоянная или непрерывно уменьшается с течением времени от максимального, соответствующему начальному моменту времени, до нуля.
А у остальных – скорость изменения выхода нарастает от минимального до максимального, а потом либо остается неизменной, либо убывает до нуля.
Свойство объекта возвращать выходную величину к состоянию равновесия без регулятора называется самовыравниваением, а такие объекты носят название статических или объектов с самовыравниванием.
Н е обладающие таким свойством объекты носят название астатических.
Кривая разгона объекта – это зависимость изменения регулируемой величины во времени после нанесения ступенчатого воздействия.
Если объект обладает свойством запаздывание, то при изменении входной величины изменение выходной величины произойдет не мгновенно, а через некоторое время. Различают транспортное и емкостное запаздывания.
Т ранспортное запаздывание возникает при наличии участков объекта, требующих определенного времени для распространения по ним выходного сигнала (к примеру: изменение расхода на транспортере).
Емкостное запаздывание вводится в дифференциальное уравнение одноемкостного объекта при аппроксимации им динамической характеристики многоемкостного объекта. Величина емкостного запаздывания определяется отрезком на оси абсцисс, отсекаемым касательной, проведенной к кривой разгона в точке ее перегиба.
К характеристикам объектов регулирования (переходного процесса, кривой разгона) относятся также время переходного процесса и постоянная времени объекта, время разгона, коэффициент усиления (передачи).
Время переходного процесса – это время за которое выходная величина (объекта) достигнет нового установившегося значения.
Постоянная времени объекта – это время за которое выходная величина достигнет нового установившегося значения, если бы она изменялась (весь промежуток, отрезок времени) с (постоянной) максимальной скоростью. (Она характеризует среднее время в течении которого каждый элементарный объем из потока отрабатываемого вещества удерживается в объекте регулирования.)
Коэффициент усиления показывает во сколько раз выходной сигнал отличается от входной величины в установившемся состоянии, т.е. характеризует чувствительность выходной величины объекта к входной. Может быть выражен как в размерном, так и безразмерном виде.
Постоянная времени характеризует инерционность объекта. Для экспоненциального процесса постоянная времени численно равна длине отрезка экспоненциальной кривой, заключенного между ординатой, проходящую через любую точку этой кривой, в которой проведена касательная, и точкой пересечения этой касательной с асимптотой.
Время разгона одноемкостного астатического объекта есть время, в течении которого регулируемая величина изменится от нуля до номинального своего значения при постоянной максимальной скорости изменения, соответствующей наибольшему небалансу.