ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Передаточная функция: W(p) = k.
Переходная характеристика: h(t) = k 1(t).
Передаточная функция пропорционального звена равна его коэффициенту передачи – W(p) = k.
Усилительное звено не трансформирует форму входного сигнала, а изменяет только его масштаб в k раз.
0 под действием профильного кулачка кинематически связанного с движением часового механизма. На вход магнитного усилителя подается напряжение U=U0-U1. После усиления разности U в магнитном усилителе она подается на обмотку управления электродвигателя. Частота и направление вращения двигателя зависит от величины и полярности напряжения на обмотке управления. При положительной разности U ток нагревателя увеличивается, а при отрицательной уменьшается.
Увеличение t в печи в рассмотренном примере вызовет возникновение термо ЭДС и уменьшение разности U.
Таким образом, можно сделать заключение, что управляющим сигналом в данной системе является не изменение сигнала задания, регулируемой величины или возмущения, а отклонение регулируемого параметра от заданного значения. Следовательно рассматриваемая САУ является системой управления по отклонению.
Объектом управления (ОУ) или регулирования (ОР) может быть машина, аппарат, установка, комплекс машин и агрегатов, цех или предприятие. В системах управления часто объектами управления являются системы автоматического регулирования.
Состояние объекта или системы характеризуется совокупностью переменных величин – параметров состояния (переменных состояния). Переменные, характеризующие состояние объекта управления, по которым ведётся управление, называются управляемыми переменными. Их также называют выходными переменными или выходами.
Величины, характеризующие внешнее влияние на объект, называют воздействиями или входными сигналами (входами).
Воздействия на объект, вырабатываемые управляющим устройством, называют управляющими воздействиями.
Внешнее воздействие, определяющее требуемый закон изменения управляемой величины, называется задающим воздействием. Это воздействие поступает от специального задающего устройства (элемента) – задатчика.
Объект управления может быть устойчивым, неустойчивым и нейтральным.
Объект устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени возвратится к исходному состоянию или состоянию, близкому к нему.
Различают устойчивость “в малом” и устойчивость “в большом”. Некоторые нелинейные объекты могут быть устойчивы “в малом”, т. е. при воздействиях, не превышающих определенные пределы
, и неустойчивы “в большом”, т. е. при воздействиях, больших некоторой величины.
На рисунке показаны характеристики устойчивого (рис. 1.3, а), неустойчивого (1.3, б) и нейтрального (1.3, в) объектов.
Координата уi в устойчивомобъекте возвращается в исходное состояние после воздействия Du продолжительностью Dt. В неустойчивом объекте после окончания воздействия отклонение от начальной величины управляемой координаты продолжает увеличиваться. Нейтральными объектами являются такие объекты, в которых по окончании воздействия устанавливается новое состояние равновесия, которое зависит от произведенного воздействия.
Механической аналогией здесь является шарик. В лунке (рис. 1.3, а) его положение устойчиво, на вершине холма (рис. 1.2, б) - неустойчиво, а на плоскости (рис. 1.2, в) он в любом месте находится в равновесии.
Электродвигатели постоянного тока применяют в тех электроприводах, где требуется большой диапазон регулирования скорости, большая точность поддержания скорости вращения привода, регулирования скорости вверх от номинальной.
Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Из основ электротехники известно, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки:
F = BIL,
где I — ток, протекающий по проводнику, В — индукция магнитного поля; L — длина проводника.
При пересечении проводником магнитных силовых линий машины в нем наводится электродвижущая сила, которая по отношению к току в проводнике направлена против него, поэтому она называется обратной или противодействующей (противо-э. д. с). Электрическая мощность в двигателе преобразуется в механическую и частично тратится на нагревание проводника.
Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из индуктора и якоря, разделенных воздушным зазором.
Индуктор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения,
предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах - специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.
Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока.
Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.
В процессе работы электродвигателя постоянного тока щетки, скользя по поверхности вращающегося коллектора, последовательно переходят с одной коллекторной пластины на другую. При этом происходит переключение параллельных секций обмотки якоря и изменение тока в них. Изменение тока происходит в то время, когда виток обмотки замкнут щеткой накоротко. Этот процесс переключения и явления, связанные с ним, называются коммутацией.
В момент коммутации в короткозамкнутой секции обмотки под влиянием собственного магнитного поля наводится э. д. с. самоиндукции. Результирующая э. д. с. вызывает в короткозамкнутой секции дополнительный ток, который создает неравномерное распределение плотности тока на контактной поверхности щеток. Это обстоятельство считается основной причиной искрения коллектора под щеткой. Качество коммутации оценивается по степени искрения под сбегающим краем щетки и определяется по шкале степеней искрения.
Асинхронная машина (АМ) представляет собой объект управления, регулируемый по цепям статора и (или) ротора. Функциональные схемы АМ с короткозамкнутым и фазным ротором приведены на рисунке:
- АМ с короткозамкнутым ротором;
- АМ с фазным ротором.
Рисунок - Функциональные схемы асинхронной машины
Область применения АМ с фазным ротором достаточно специфична – регулируемые электроприводы кранов, экскаваторов, механизмов металлургической промышленности. При этом регулирование скорости ω вращения ротора осуществляют, как правило, только по цепи ротора, вводя добавочные сопротивления в фазы ротора (см. рис. 4.7б) или источники э.д.с. в цепь ротора. Параметры цепи статора при этом остаются неизменными:
U1 = const, f1 = const. Регулирование эквивалентного сопротивления в роторной цепи иногда осуществляют с помощью тиристорного коммутатора или применяют асинхронный вентильный каскад (АВК) с рекуперацией энергии в сеть.
Среди асинхронных машин наибольшее применение нашли трехфазные асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором в силу простоты конструкции, дешевизны и надежности (вследствие отсутствия контактных колец в цепи ротора).
АМ представляет собой систему магнитно-связанных обмоток, расположенных на статоре и роторе. При вращении ротора взаимное положение обмоток статора и ротора непрерывно меняется, что приводит к изменению взаимной индуктивности и, соответственно потокосцеплений статора и ротора. Математическая модель АМ при этом становится достаточно сложной и требует обоснованного упрощения.
Будем полагать, что имеют место следующие допущения:
- воздушный зазор равномерен;
- насыщение магнитной цепи отсутствует;
- намагничивающие силы обмоток распределены синусоидально вдоль окружности воздушного зазора;
- обмотки статора и ротора строго симметричны и их оси сдвинуты в пространстве на 120°;
- потери на гистерезис и вихревые токи отсутствуют.
В целях упрощения описания АМ как объекта управления реальные переменные статора и ротора заменяют их проекциями на взаимно перпендикулярные оси координат, вращающиеся с произвольной скоростью.
Такое преобразование координат соответствует приведению трехфазной АМ к эквивалентной двухфазной. Обобщенная двухфазная двухполюсная электрическая машина имеет по две взаимно перпендикулярны к обмотки на статоре и роторе.
Для описания АД как объекта управления применяют также структурные схемы и векторно-матричные модели, однако, при этом прибегают к ряду допущений и модель привязывают к способу (координатам) управления двигателем. При этом рассматривают, как правило, только режим малых отклонений координат от рабочей точки.
Например, при управлении АД только угловой частотой линеаризованная модель АД в относительных координатах (по отношению к номинальным значениям), по сути, не отличается от модели ДПТ, регулируемого по цепи якоря.
При решении многих инженерных задач, например при измерении электрических и неэлектрических величин, контроле и автоматизации технологических процессов, построении радиотехнических устройств и медицинских приборов, возникает необходимость в усилении электрических сигналов. Для этой цели служат
Увеличение t в печи в рассмотренном примере вызовет возникновение термо ЭДС и уменьшение разности U.
Таким образом, можно сделать заключение, что управляющим сигналом в данной системе является не изменение сигнала задания, регулируемой величины или возмущения, а отклонение регулируемого параметра от заданного значения. Следовательно рассматриваемая САУ является системой управления по отклонению.
-
Объект автоматического управления, виды воздействий в САУ. Понятие, примеры устойчивых и неустойчивых объектов управления.
Объектом управления (ОУ) или регулирования (ОР) может быть машина, аппарат, установка, комплекс машин и агрегатов, цех или предприятие. В системах управления часто объектами управления являются системы автоматического регулирования.
Состояние объекта или системы характеризуется совокупностью переменных величин – параметров состояния (переменных состояния). Переменные, характеризующие состояние объекта управления, по которым ведётся управление, называются управляемыми переменными. Их также называют выходными переменными или выходами.
Величины, характеризующие внешнее влияние на объект, называют воздействиями или входными сигналами (входами).
Воздействия на объект, вырабатываемые управляющим устройством, называют управляющими воздействиями.
Внешнее воздействие, определяющее требуемый закон изменения управляемой величины, называется задающим воздействием. Это воздействие поступает от специального задающего устройства (элемента) – задатчика.
Объект управления может быть устойчивым, неустойчивым и нейтральным.
Объект устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени возвратится к исходному состоянию или состоянию, близкому к нему.
Различают устойчивость “в малом” и устойчивость “в большом”. Некоторые нелинейные объекты могут быть устойчивы “в малом”, т. е. при воздействиях, не превышающих определенные пределы
, и неустойчивы “в большом”, т. е. при воздействиях, больших некоторой величины.
На рисунке показаны характеристики устойчивого (рис. 1.3, а), неустойчивого (1.3, б) и нейтрального (1.3, в) объектов.
Координата уi в устойчивомобъекте возвращается в исходное состояние после воздействия Du продолжительностью Dt. В неустойчивом объекте после окончания воздействия отклонение от начальной величины управляемой координаты продолжает увеличиваться. Нейтральными объектами являются такие объекты, в которых по окончании воздействия устанавливается новое состояние равновесия, которое зависит от произведенного воздействия.
Механической аналогией здесь является шарик. В лунке (рис. 1.3, а) его положение устойчиво, на вершине холма (рис. 1.2, б) - неустойчиво, а на плоскости (рис. 1.2, в) он в любом месте находится в равновесии.
-
Электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения как объект автоматического управления при ‘изменении напряжения якоря и напряжения возбуждения.
Электродвигатели постоянного тока применяют в тех электроприводах, где требуется большой диапазон регулирования скорости, большая точность поддержания скорости вращения привода, регулирования скорости вверх от номинальной.
Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Из основ электротехники известно, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки:
F = BIL,
где I — ток, протекающий по проводнику, В — индукция магнитного поля; L — длина проводника.
При пересечении проводником магнитных силовых линий машины в нем наводится электродвижущая сила, которая по отношению к току в проводнике направлена против него, поэтому она называется обратной или противодействующей (противо-э. д. с). Электрическая мощность в двигателе преобразуется в механическую и частично тратится на нагревание проводника.
Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из индуктора и якоря, разделенных воздушным зазором.
Индуктор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения,
предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах - специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.
Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока.
Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.
В процессе работы электродвигателя постоянного тока щетки, скользя по поверхности вращающегося коллектора, последовательно переходят с одной коллекторной пластины на другую. При этом происходит переключение параллельных секций обмотки якоря и изменение тока в них. Изменение тока происходит в то время, когда виток обмотки замкнут щеткой накоротко. Этот процесс переключения и явления, связанные с ним, называются коммутацией.
В момент коммутации в короткозамкнутой секции обмотки под влиянием собственного магнитного поля наводится э. д. с. самоиндукции. Результирующая э. д. с. вызывает в короткозамкнутой секции дополнительный ток, который создает неравномерное распределение плотности тока на контактной поверхности щеток. Это обстоятельство считается основной причиной искрения коллектора под щеткой. Качество коммутации оценивается по степени искрения под сбегающим краем щетки и определяется по шкале степеней искрения.
-
Асинхронный электродвигатель как объект автоматического управления. Характеристики АД, принципы управления.
Асинхронная машина (АМ) представляет собой объект управления, регулируемый по цепям статора и (или) ротора. Функциональные схемы АМ с короткозамкнутым и фазным ротором приведены на рисунке:
- АМ с короткозамкнутым ротором;
- АМ с фазным ротором.
| |
Рисунок - Функциональные схемы асинхронной машины
Область применения АМ с фазным ротором достаточно специфична – регулируемые электроприводы кранов, экскаваторов, механизмов металлургической промышленности. При этом регулирование скорости ω вращения ротора осуществляют, как правило, только по цепи ротора, вводя добавочные сопротивления в фазы ротора (см. рис. 4.7б) или источники э.д.с. в цепь ротора. Параметры цепи статора при этом остаются неизменными:
U1 = const, f1 = const. Регулирование эквивалентного сопротивления в роторной цепи иногда осуществляют с помощью тиристорного коммутатора или применяют асинхронный вентильный каскад (АВК) с рекуперацией энергии в сеть.
Среди асинхронных машин наибольшее применение нашли трехфазные асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором в силу простоты конструкции, дешевизны и надежности (вследствие отсутствия контактных колец в цепи ротора).
АМ представляет собой систему магнитно-связанных обмоток, расположенных на статоре и роторе. При вращении ротора взаимное положение обмоток статора и ротора непрерывно меняется, что приводит к изменению взаимной индуктивности и, соответственно потокосцеплений статора и ротора. Математическая модель АМ при этом становится достаточно сложной и требует обоснованного упрощения.
Будем полагать, что имеют место следующие допущения:
- воздушный зазор равномерен;
- насыщение магнитной цепи отсутствует;
- намагничивающие силы обмоток распределены синусоидально вдоль окружности воздушного зазора;
- обмотки статора и ротора строго симметричны и их оси сдвинуты в пространстве на 120°;
- потери на гистерезис и вихревые токи отсутствуют.
В целях упрощения описания АМ как объекта управления реальные переменные статора и ротора заменяют их проекциями на взаимно перпендикулярные оси координат, вращающиеся с произвольной скоростью.
Такое преобразование координат соответствует приведению трехфазной АМ к эквивалентной двухфазной. Обобщенная двухфазная двухполюсная электрическая машина имеет по две взаимно перпендикулярны к обмотки на статоре и роторе.
Для описания АД как объекта управления применяют также структурные схемы и векторно-матричные модели, однако, при этом прибегают к ряду допущений и модель привязывают к способу (координатам) управления двигателем. При этом рассматривают, как правило, только режим малых отклонений координат от рабочей точки.
Например, при управлении АД только угловой частотой линеаризованная модель АД в относительных координатах (по отношению к номинальным значениям), по сути, не отличается от модели ДПТ, регулируемого по цепи якоря.
-
Усилительные устройства, и их характеристики. Примеры (операционный усилитель).
При решении многих инженерных задач, например при измерении электрических и неэлектрических величин, контроле и автоматизации технологических процессов, построении радиотехнических устройств и медицинских приборов, возникает необходимость в усилении электрических сигналов. Для этой цели служат
