5.2Усилительные устройства

Усилительные устройства служат для усиления сигнала рассогласования по мощности или напряжения до величины, необходимой для управления исполнительными устройствами.

Требования к усилителям:

1. минимальная постоянная времени T=RC;

2. линейность амплитудной характеристики;

3. малая зона нечувствительности.

Если для управления исполнительным устройством необходим сигнал переменного тока, а измерительное устройство работает на постоянном токе, то в усилительное устройство включается модулятор.

Полупроводниковые усилители.

Полупроводниковые усилители перспективны в мало мощных системах (рис 5.5).

Особенности:

1. малые габариты и масса;

2. хорошая экономичность;

3. большая надежность;

4. малая постоянная времени.

Недостаток: температурная нестабильность параметров.

Рисунок 5‑17 Полупроводниковые усилители

Тиристорные усилители

Тиристор - управляемый полупроводниковый вентиль, имеющий четырехслойную структуру (p-n-p-n) . Тиристоры пропускают ток в прямом направлении при подаче на него управляющего напряжения и не пропускают ни в прямом, не в обратном направлении при отсутствии управляющего сигнала.

Тиристорный преобразователь используют в качестве усилителя мощности (рис 5.6).

Рисунок 5‑18 Тиристорный усилитель мощности

Изменяя фазу регулирования, изменяют мощность на нагрузке.

Магнитные усилители

Магнитные усилители - это электромагнитные устройства, позволяющие получать значительные изменения мощности переменного тока посредством управления постоянным током малой мощности.

Принцип действия основан на нелинейном характере кривой намагничивания ферромагнитных материалов.

Магнитный усилитель

Обмотка управления - постоянный ток. Рабочая обмотка - переменный ток (рис 5.7).

Рисунок 5‑19 Магнитный усилитель

Рисунок 5‑20 Статическая характеристика

Постоянная времени магнитных усилителей 0,05 0,1с.

Электромашинные усилители.

Рисунок 5‑21 ЭМ усилитель

ЭМ усилитель - это генератор постоянного тока, якорь которого вращается двигателем. Один из представителей ЭМ усилителей - генератор автомобиля. Входное напряжение поддерживается постоянным, независимо от оборотов двигателя с помощью обмотки возбуждения.

ЭМ усилители имеют высокий коэффициент усиления по мощности до 105. Характеристика линейна в широких пределах.

Недостатки:

1. большая инертность;

2. большая масса и габариты.

5.3Проектирование и теория управления производственными процессами

Автоматизация проектирования систем управления производством. Наметим основные задачи, возникающие при проектировании систем автоматизации производства.

1. Формулировка технического задания, в котором должно быть указано, какими процессами требуется управлять, каковы цели управления и в каких условиях должно осуществляться управление.

2. Выяснение возможности воздействия на управляемые процессы и прогноз внешних возмущений.

3. Оценка требуемой мощности исполнительных устройств, выбор типа ИУ и источников питания.

4. Оценка возможностей получения текущей информации и выбор датчиков.

5. Построение законов управления (правил преобразования информации).

6. Выбор типа преобразователя информации.

Программирование или схемная реализация блока преобразователя информации реализуют законы управления.

Подчеркнем, что в настоящее время проектирование самих технических средств и подчинение системы автоматизации все реже входят в непосредственный круг обязанностей инженера-проектировщика САУ. Обычно ориентируется на серийно выпускаемые промышленностью блоки. Главная же его работа состоит в обеспечении технических средств и подчинении системы автоматизации общим целям. При этом совершенно особую роль играет задача проектирования законов управления.

Общая теория управления может оперировать не с конкретными техническими описаниями типа автоматизации производственных процессов, а классами математических моделей. Это обстоятельство придает теории внешний облик математической дисциплины. Однако по своему содержанию и направленности теория автоматизации производственных процессов - техническая наука.

Техническое содержание проявляется при выборе типа изучаемых общих математических моделей, но главным образом - при приложении и трактовке математических результатов. При технических приложениях исходными являются не математические уравнения, а реальный объект и реально используемые технические средства.