введение. Стемы предназначены для изменения технологических параметров по за
 Скачать 21.01 Kb.
|
|
Основу любого автоматизированного производства составляют вза- имосвязанные между собой системы автоматического управления. Эти си- стемы предназначены для изменения технологических параметров по за- данному закону с определенной точностью без вмешательства человека. В зависимости от выполняемых функций все автоматические систе- мы можно разделить на 4 группы: системы автоматического управления (САУ); системы автоматического регулирования (САР); системы автома- тического контроля (САК); системы автоматической защиты (САЗ). Все САУ можно подразделить на 5 видов: простые системы управле- ния (нагрев печи); системы оптимального управления (когда скорость нагрева печи ограничена технологическим процессом); системы про- граммного управления ( обработка деталей по заданной программе на ме- таллорежущих станках); системы экстремального управления (самостоя- тельно определяющие оптимальный режим работы объекта управления (ОУ)); системы функционального управления (требующие выполнения со- вокупности операций). САУ представляет собой совокупность управляющего устройства (УУ) и объекта управления (ОУ). В качестве объекта управления могут выступать различные техниче- ские устройства и комплексы, технологические или производственные процессы. На вход ОУ подается управляющее U(t) и возмущающее (поме- ха) F(t), воздействия. Состояние ОУ характеризуется одной или несколь- кими выходными величинами х(t), которые называются также управляе- мыми или регулируемыми переменными. На вход управляющего устройства (УУ) подается задающее воздей- ствие Хз, содержащее информацию о цели управления, т.е. о требуемом значении xтреб(t), и информация о текущем состоянии ОУ хтек(t). В состав управляющего устройства входят вычислительное устрой- ство и исполнительное устройство. Вычислительное устройство (сумматор) (ВУ) служит для измерения подаваемых на УУ воздействий и сигналов х(t), Х3, F(t) и реализует алго- ритм работы УУ. Исполнительное устройство (ИУ) служит для непосредственного управления УУ, для изменения его состояния в соответствии с сигналами, выдаваемыми ВУ. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ 1.1 Классификация датчиков Любая автоматическая система управления и контроля содержит в качестве функционально необходимых элементов один или несколько из- мерительных преобразователей (или датчиков), служащих для измерения действительного значения управляемой или контролируемой (входной) ве- личины и преобразования этого значения в сигнал для дальнейшей переда- чи по каналам управления. По природе выходной величины все датчики можно подразделить на электрические, гидравлические, пневматические. По природе измеряемой (преобразуемой) входной величины выделя- ют: датчики перемещения, температуры, уровня, расхода, положения, ско- рости, ускорения, давления (или усилия), частоты, светового потока, де- формации. По виду выходной величины электрические датчики подразделяют на: – параметрические (пассивные): контролируемая величина преобра- зуется в изменении таких параметров как электрическое сопротивление, индуктивность, емкость (индуктивный, емкостной датчик, фоторезистор, угольный столбик); – генераторные (активные): контролируемая величина преобразуется в изменение заряда, напряжения, тока (термопара, фотоэлемент, пьезодатчик). По принципу действия выделяют: – датчики сопротивления: потенциометры, тензорезисторы, терморе- зисторы, фоторезисторы; – датчики индуктивности и взаимной индуктивности: индуктивные, сельсины, микросины, вращающиеся трансформаторы; – магнитно индукционные: тахогенераторы постоянного и перемен- ного тока, емкостные датчики. По структуре: – с промежуточным преобразованием энергии; – с непосредственным преобразованием энергии. 1.2 Основные характеристики датчиков Входная величина – величина, воспринимаемая и преобразуемая датчиком. Бывает энергетической и параметрической. Выходной сигнал – это определенное изменение несущей величины (ток, напряжение, мощность), вызванное изменением входной величины и используемое для передачи информации. Существуют две формы сигнала: непрерывная в виде физического процесса (электромагнитного) и дискрет- ная кодированная. Изменение несущей величины (модуляция) может осуществляться по амплитуде, по временному признаку (изменение частоты, длительности воздействия, порядка чередования воздействия), по пространственному признаку (чередование сигналов в каналах связи). Статическая характеристика датчика y=F(x) описывает физиче- ские законы, положенные в основу работы датчика, и представляет собой зависимость выходного сигнала датчика y от входной величины х при мед- ленном их изменении в установившемся режиме. Для удобства измерений датчики изготавливают таким образом, что- бы статическая характеристика была линейной. Чувствительность датчика S представляет собой отношение весьма малого изменения выходной величины к весьма малому изменению входной в установившемся режиме dy y S . dx x При S= статическая характеристика принимает релейный характер. Порог чувствительности – это минимальное изменение входной величины, вызывающее изменение выходного сигнала. Гистерезис – это неоднозначность хода статической характеристики при увеличении и уменьшении входной величины. Основная погрешность – отклонение реальной статической харак- теристики (нагрузочной) от желаемой. Дополнительная погрешность вызывается изменениями внешних условий по сравнению с их нормальным значением. Максимальная мощность входных и выходных сигналов, потреб- ляемая мощность и КПД. Динамические характеристики определяют поведение датчика при быстрых изменениях входной величины (передаточная функция, переход- ная характеристика, амплитудно-частотная и фазовая). Метрологические характеристики имеют большое значение при оценке качества и свойств датчика (класс точности, допускаемая погреш- ность). Требования к датчикам К основным требованиям, предъявляемым к датчикам систем управ- ления, относятся: высокая динамическая точность – минимальное искаже- ние формируемого сигнала; высокая статическая точность; высокая надёжность в условиях, определённых техническими требованиями; допу- стимые габариты и масса; достаточно высокий коэффициент преобразова- ния (чувствительность); достаточно высокая мощность выходного сигнала. |