Типовые звенья автоматических систем.

Любую автоматическую систему, можно представить в виде составных частей – звеньев, каждые из которых обладает, определенными динамическими свойствами. Некоторые элементы системы автоматического регулирования, можно рассматривать как звенья с одинаковой динамикой работы, поэтому для выяснения динамических свойств системы необходимо знать, динамические свойства, входящих в нее элементов. Принцип действия и схемы звеньев могут быть различные, но их можно свести к нескольким типовым звеньям, если в основу взять зависимость входных и выходных сигналов звена, от времени, и описать их дифференциальными уравнениями. При составлении диф уравнения, типовых звеньев, применяется операторная форма записи, при которой символ дифференцирования по времени d/dt заменяется оператором P. введение типовых звеньев удобно, для представления сложной системы, в виде параллельного или последовательного соединения, входящих в нее звеньев. Зная диф уравнения всех звеньев, можно составить уравнения всей системы. Передаточная функция получается из диф уравнения, после замены в нем символа дифференцирования, на соответствующую степень P, и деление образованного, таким образом многочлена, правой части уравнения, на многочлен левой части уравнения.

Передаточная функция зависит от параметров звеньев, и вида задающего или возмущающего воздействия. Для выделения динамических свойств любого звена или элемента, в качестве типового входного сигнала, применяется скачкообразная функция.при подаче на вход звена, мгновенного скачка, выходной сигнал во время переходного процесса меняется по определённому закону. Звенья имеют различные передаточные функции, и различаются видом переходного процесса, который возникает при изменении входной величины. При представлении элементов системы в виде динамических звеньев, не имеет значение принцип построения элементов, элементы самых различных физической природы, могут быть представлены в виде одинаковых динамических звеньев, если их динамические свойства, описываются одинаковыми диф уравнениями. В зависимости от характера протекания переходного процесса, различают следующие типовые звенья:

Пропорциональное звено (усилительное)

Звено, в котором выходная величина Y изменяется прямо пропорционально входной величине X называется пропорциональным. Оно описывается уравнением y=k*x (k – коэффициент передачи/усиления.) При подаче на вход пропорционального звена скачкообразного сигнала на его выходе мгновенно без запаздывания появляется выходной сигнал. Подобные звенья так же называют без инерционными. (делитель напряжения, электронный усилитель, редуктор, трансформатор и тп.)

Апериодическое звено

Звено, в котором при скачкообразном изменении входной величины X выходная величина Y запаздывает, относительно входной и изменяется по экспоненциальному закону, с постоянной времени T называется апериодическим или инерционным. (Генераторы и электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением, контуры состоящие из резистора и емкости, термопары)

Дифференцирующее звено

Звено в котором выходная величина пропорциональна скорости изменения входной величины. Те. Выходная величина пропорционально производной от входной величины.

Интегрирующее звено – это такое звено в котором выходная величина, пропорциональна интегралу по времени от входной величины, или у которого скорость изменения выходной величины, пропорциональна входной величине. Интегрирующее звено так же называется астатическое. к интегрирующим звеньям относятся эл.двигатель постоянного тока, с независимым возбуждением, входной величиной является напряжение якоря, а выходной угол поворота вала фи электро двигателя. Например: вращающийся вал, гидравлический усилитель.

Колебательное звено – это такое звено в котором при скачкообразном изменении входной величины выходная величина стремится к новому установившемуся значению, совершая затухающие колебания.

Запаздывающее звено – в автоматических системах некоторые элементы передают воздействие со входа на выход не одновременно с изменением водного сигнала, а с некоторым запаздыванием, те с задержкой во времени. Выходной сигнал при этом в точности повторяет входной сигнал. Такие элементы называются звеньями постоянного или чистого запаздывания. Данное явление имеет место в с системах в которых используется запись

Датчики

4. Минимальный порог чувствительности.

5. Минимальным весом и габаритами подвижных частей.

6. Максимальной мощностью сигнала, снимаемого с датчика.

7. Выходным напряжением не содержащим помех.

8. Надежной работой, как в нормальных атмосферных условиях, так и при повышенной (пониженной) температуре и влажности окружающего воздуха.

9. Надежной работой при механических воздействиях (тряска, вибрация и тп.)

Параметрические датчики

1. Резисторные датчики.

Принцип действия резисторных датчиков основан, на изменении их активного сопротивления при изменении длины, площади сечения или удельного сопротивления резистора. Используется так же зависимость величины активного сопротивления, отконтактного давления и освещенности фотоэлементов. Резисторные датчики делят на:

a. Реостатные (потенциометрические)

b. Тензорезисторные

c. Терморезисторные

d. Фоторезисторные

e. Контактные

Контактные датчики них измеряемому механическому перемещению соответствует замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью.

Эти датчики широко применяются в системах автоматического контроля (системах автоматической сигнализации). Контактные датчики работают на постоянном и на переменном токе. Чувствительность определяется наибольшим расстоянием между контактами, а так же материалом и размерами контактных пружин. Надежность и точность работы датчика зависит от материала и качества изготовления контактов. Чем меньше мощность разрываемая контактами датчика, тем меньше происходит обгорание контактов и тем выше точность работы датчика. Материал для контактов подбирают, учитывая условия работы датчика (напряжение подаваемое на контакты, контактное давление). В качестве материала для контактов применяют: серебро, вольфрам, золото, платину. Недостатки контактных датчиков: сложность осуществления непрерывного контроля и ограниченный срок службы контактной системы. Достоинства: простота. Все контактные датчики являются датчиками дискретного действия.

Дата добавления: 2015-10-31