ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 40
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.
электронные усилители – устройства, позволяющие увеличить мощность электрического сигнала без изменения его формы и частотного спектра. Увеличение мощности сигнала происходит за счет энергии источника питания.
Ко входу усилителя подключается источник сигнала
к выходу – нагрузка
.
Операционный усилитель (ОУ) является усилителем постоянного тока (УПТ) с очень большим коэффициентом усиления. Словосочетание «усилитель постоянного тока» не означает, что операционный усилитель может усиливать только постоянный ток. Имеется в виду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток.
Термин «операционный» укрепился давно, так как первые образцы ОУ использовались для различных математических операций типа интегрирования, дифференцирования, суммирования и тд. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн.
Принцип работы ОУ очень прост. Он сравнивает два напряжения и на выходе уже выдает отрицательный, либо положительный потенциал питания. Все зависит от того, на каком входе потенциал больше. Если потенциал на неинвертирующем входе U1 больше, чем на инвертирующем U2, то на выходе будет +Uпит, если же на инвертирующем входе U2 потенциал будет больше, чем на НЕинвертирующем U1, то на выходе будет -Uпит.
Измерительное устройство служит для получения информации о состоянии объекта и по обратной связи эта информация в виде сигналов подается в регулятор, вместе с полезной информацией в регулятор также поступают помехи. В общем случае комплекс измерительных средств системы сам по себе является динамической системой и описывается дифференциальными уравнениями.
Входами в такой системе являются переменные состояния объекта и помехи, а выходами измеряемые переменные. В тех случаях, когда динамикой измерительных устройств пренебрегать нельзя, дифференциальные уравнения измерителей относят к уравнениям объекта, а для описания выходных переменных измерителей используют алгебраические уравнения:
σ(t) – измеряемая величина, v(t) – помеха.
Чаще всего в системах с обратной связью на вход регулятора подаются сигналы, отражающие разность между заданным и истинным состоянием объекта.
Если в системе происходит измерение нескольких параметров:
, причем каждое уравнение будет описывать отдельный параметр. Для того чтобы описать все контролируемые параметры используется понятие матрицы. 
, где С[i]- матрица контролируемых параметров, x(t) – помехи, 
- все контролируемые параметры.
При проектировании систем измерительное устройство выбирают так, чтобы диапазон измерения приходился на линейный участок статической характеристики, а возможные нелинейные эффекты были незначительны. Исполнительные устройства служат для передачи и преобразования управляющего воздействия на объект управления. Они бывают разного рода. И исполнительные устройства и устройства измерения относятся к неизменяемой части системы, поэтому при составлении модели системы их собственную динамику относят к объекту управления.
Основные датчики в автоматизированном оборудовании можно разделить на следующие группы:
1) датчики положения: а) датчики линейного перемещения, б) датчики фиксированных положений;
2) датчики скорости;
3) датчики температуры (окружающей среды, рабочей жидкости и др.);
4) датчики усилия (например, усилия резания по цифровому датчику давления).
Сельсином называется информационная электрическая машина переменного тока, вырабатывающая напряжения, амплитуды и фазы которых определяются угловым положением ротора. Сельсины позволяют осуществить без общего механического вала согласованное вращение или поворот механизмов. Известны два режима работы сельсинов: индикаторный и трансформаторный. При работе сельсинов в индикаторном режиме происходит передача на расстояние угла поворота механической системы. При работе сельсинов в трансформаторном режиме передается сигнал, воздействующий на исполнительный механизм таким образом, чтобы заставить его отработать заданный поворот.
Синусно-косинусный вращающийся трансформатор, резольвер (anglecomponent solver) - синусно-косинусный датчик угла, представляющий трансформатор,
состоящий из ротора и статора, несущих по паре взаимноперпендикулярных обмоток.
При повороте ротора в зависимости от режима Датчики автоматизированных электроприводов работы изменяются амплитуды (пропорционально синусу и косинусу угла поворота) или фаза напряжения вторичных обмоток.
Различают: 1) синусно-косинусные поворотные трансформаторы (СКПТ), которые выдают два напряжения, изменяющиеся по гармоническому закону Us= Umsina и Uc = Umcosa;
2) линейные поворотные трансформаторы (ЛПТ), выходное напряжение которых изменяется по закону U = ka.
Поворотным, или вращающимся, трансформатором называется информационная электрическая машина, амплитуда выходного напряжения которой является функцией входного напряжения и углового положения ротора.
Поворотные трансформаторы конструктивно сходны с асинхронными машинами с фазным ротором и контактными кольцами. К ним обычно подводится питание со стороны статора от источника переменного напряжения. На обмотке ротора (на выходе) получают напряжение, представляющее собой определенную функцию угла поворота ротора α. Обычно требуется, чтобы это напряжение было пропорционально sinα, cosα. В соответствии с этим, различают синусные, косинусные и синус - косинусные трансформаторы.
Резольвер работает по принципу вращающегося трансформатора. У вращающегося трансформатора ротор состоит из катушки (обмотки), которая вместе с обмоткой статора образует трансформатор. Принципиально резольвер устроен точно так же с той лишь разницей, что статор выполнен не из одной, а из двух расположенных под углом 90 градусов друг к другу обмоток. Резольвер служит для определения абсолютного положения вала двигателя внутри одного оборота. Кроме того, по сигналу резольвера определяется значение скорости и моделируется инкрементный датчик для регулирования положения.
Энкодеры – преобразователи информации об абсолютном или относительном угловом положении вала в кодовый цифровой сигнал.
Абсолютный энкодер, как правило, отличается наличием уникальной комбинации меток в виде линий или секций переменной угловой ширины для каждого углового положения, а инкрементальный энкодер использует диск, на котором равномерно нанесены однотипные метки (за исключением, индексной), поскольку основная задача инкрементального устройства — детектирование пошагового перемещения с опорой на нулевую (индексную) метку при включении питания. Энкодеры с большим интервалом между масштабными штрихами (с меньшим количеством штрихов) обеспечивают более высокую частоту выдачи данных, в то время как энкодеры с меньшим интервалом между штрихами (большим количеством штрихов), как правило, имеют более низкие ошибки интерполяции.
Строго говоря, угловыми энкодерами называются преобразователи угловых перемещений, имеющие 10 000 и более масштабных штрихов на оборот, точность которых не хуже 5 угловых секунд, а под «круговыми датчиками» подразумеваются энкодеры, которые не удовлетворяют этим критериям. Вместе с тем, зачастую угловым энкодером называют любой преобразователь угловых перемещений.
Исполнительные устройства — электромагниты с втяжным и поворотным якорями, электромагнитные муфты, а также электродвигатели, относящиеся к электромеханическим исполнительным элементам автоматических устройств.
Наиболее широко в качестве электромеханических исполнительных элементов применяют электродвигатели постоянного и переменного тока.
Исполнительные элементы (ИЭ) систем автоматики предназначены для создания управляющего воздействия на регулирующий орган (РО) объекта управления (ОУ). При этом изменяется положение или состояние РО, что приводит в конечном итоге к изменению положения или состояния ОУ в соответствии с алгоритмом управления.
Еще одним вариантом ИЭ является следящий привод, который воспроизводит на выходе заданное на входе перемещение, но с большим механическим усилием, т.е. момент или сила на выходе его существенно больше, чем на входе. Следящий привод широко применяется в автоматических манипуляторах (роботах), станках с числовым программным управлением (ЧПУ), для управления прокатными станами, антеннами радиолокаторов, в космической и ракетной технике и т. д.
Исполнительный элемент {исполнительное устройство) — функциональный элемент системы автоматического управления, осуществляющий воздействие на объект управления путем изменения потока энергии и потока материалов, поступающих на объект. Исполнительные элементы в основном бывают двух типов:
с механическим двигателем (в частности, сервомотор, серводвигатель или сервопривод), в этом случае исполнительный элемент производит механическое перемещение регулирующего органа;
с электрическим выходом, в этом случае воздействие, непосредственно прикладываемое к объекту регулирования, имеет электрическую природу.
Например, в регуляторе напряжения генератора постоянного тока регулирующим воздействием является напряжение возбуждения, получаемое от усилителя.
В зависимости от характера объекта и вида вспомогательной энергии, применяемой в системе автоматического управления, роль исполнительных элементов выполняют самые разные конструктивные элементы: электронные, электромашинные, магнитные или полупроводниковые усилители, реле, пневматические или гидравлические сервомоторы и др.
Динамические характеристики исполнительных элементов с механическим выходом отличаются значительно большей инерционностью, чем элементы с электрическим выходом. Часто исполнительные элементы второго типа служат приводом исполнительных элементов первого типа.
Сервоэлектродвигатели, применяемые в качестве исполнительных элементов с механическим выходом, отличаются специальным исполнением, обеспечивающим пониженную инерционность (удлиненным ротором малого диаметра, полым ротором). Значительно меньшую инерционность при той же мощности имеют гидравлические и пневматические серводвигатели.
Требования к исполнительным элементам определяются характеристиками объекта регулирования и требуемым качеством процесса регулирования.
Исполнительный механизм (сервопривод) — исполнительный элемент с механическим выходом. Исполнительные механизмы классифицируются по назначению и типу управляемых элементов, виду осуществляемых перемещений, роду применяемой энергии.
Исполнительные механизмы предназначаются для привода:
элементов, регулирующих потоки энергии, жидкости, газа, сыпучих и перемещаемых твердых тел (реостатов, клапанов, задвижек и заслонок, направляющих аппаратов турбин и насосов, шлагбаумов и других устройств);
элементов следящих систем (копировальных станков, манипуляторов, автокомпенсационных, регулирующих и других устройств);
рулевых устройств транспортных объектов;
особых элементов систем управления (противовесов в грузоподъемных сооружениях, зажимных автоматических устройств и т.п.).
Управление электрическим исполнительным механизмом с помощью соответствующих обратных связей можно построить так, чтобы перемещение регулирующего органа или скорость его движения изменялись пропорционально сигналу управления.
Конструктивно электродвигательные исполнительные механизмы выполняются, как правило, с вращательным движением выходного вала и реже с поступательным перемещением выходного штока. В системах общепромышленной автоматики для привода заслонок, кранов, шиберов и других устройств наиболее часто применяются однооборотные электрические исполнительные механизмы, в которых поворот выходного вала составляет 120... 170°. С помощью многооборотных электрических исполнительных механизмов обычно
Ко входу усилителя подключается источник сигнала
к выходу – нагрузка .Операционный усилитель (ОУ) является усилителем постоянного тока (УПТ) с очень большим коэффициентом усиления. Словосочетание «усилитель постоянного тока» не означает, что операционный усилитель может усиливать только постоянный ток. Имеется в виду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток.
Термин «операционный» укрепился давно, так как первые образцы ОУ использовались для различных математических операций типа интегрирования, дифференцирования, суммирования и тд. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн.
Принцип работы ОУ очень прост. Он сравнивает два напряжения и на выходе уже выдает отрицательный, либо положительный потенциал питания. Все зависит от того, на каком входе потенциал больше. Если потенциал на неинвертирующем входе U1 больше, чем на инвертирующем U2, то на выходе будет +Uпит, если же на инвертирующем входе U2 потенциал будет больше, чем на НЕинвертирующем U1, то на выходе будет -Uпит.
-
Измерительные устройства и их характеристики.
Измерительное устройство служит для получения информации о состоянии объекта и по обратной связи эта информация в виде сигналов подается в регулятор, вместе с полезной информацией в регулятор также поступают помехи. В общем случае комплекс измерительных средств системы сам по себе является динамической системой и описывается дифференциальными уравнениями.
Входами в такой системе являются переменные состояния объекта и помехи, а выходами измеряемые переменные. В тех случаях, когда динамикой измерительных устройств пренебрегать нельзя, дифференциальные уравнения измерителей относят к уравнениям объекта, а для описания выходных переменных измерителей используют алгебраические уравнения:
σ(t) – измеряемая величина, v(t) – помеха.
Чаще всего в системах с обратной связью на вход регулятора подаются сигналы, отражающие разность между заданным и истинным состоянием объекта.
Если в системе происходит измерение нескольких параметров:
, причем каждое уравнение будет описывать отдельный параметр. Для того чтобы описать все контролируемые параметры используется понятие матрицы. , где С[i]- матрица контролируемых параметров, x(t) – помехи, - все контролируемые параметры.При проектировании систем измерительное устройство выбирают так, чтобы диапазон измерения приходился на линейный участок статической характеристики, а возможные нелинейные эффекты были незначительны. Исполнительные устройства служат для передачи и преобразования управляющего воздействия на объект управления. Они бывают разного рода. И исполнительные устройства и устройства измерения относятся к неизменяемой части системы, поэтому при составлении модели системы их собственную динамику относят к объекту управления.
Основные датчики в автоматизированном оборудовании можно разделить на следующие группы:
1) датчики положения: а) датчики линейного перемещения, б) датчики фиксированных положений;
2) датчики скорости;
3) датчики температуры (окружающей среды, рабочей жидкости и др.);
4) датчики усилия (например, усилия резания по цифровому датчику давления).
Сельсином называется информационная электрическая машина переменного тока, вырабатывающая напряжения, амплитуды и фазы которых определяются угловым положением ротора. Сельсины позволяют осуществить без общего механического вала согласованное вращение или поворот механизмов. Известны два режима работы сельсинов: индикаторный и трансформаторный. При работе сельсинов в индикаторном режиме происходит передача на расстояние угла поворота механической системы. При работе сельсинов в трансформаторном режиме передается сигнал, воздействующий на исполнительный механизм таким образом, чтобы заставить его отработать заданный поворот.
Синусно-косинусный вращающийся трансформатор, резольвер (anglecomponent solver) - синусно-косинусный датчик угла, представляющий трансформатор,
состоящий из ротора и статора, несущих по паре взаимноперпендикулярных обмоток.
При повороте ротора в зависимости от режима Датчики автоматизированных электроприводов работы изменяются амплитуды (пропорционально синусу и косинусу угла поворота) или фаза напряжения вторичных обмоток.
Различают: 1) синусно-косинусные поворотные трансформаторы (СКПТ), которые выдают два напряжения, изменяющиеся по гармоническому закону Us= Umsina и Uc = Umcosa;
2) линейные поворотные трансформаторы (ЛПТ), выходное напряжение которых изменяется по закону U = ka.
Поворотным, или вращающимся, трансформатором называется информационная электрическая машина, амплитуда выходного напряжения которой является функцией входного напряжения и углового положения ротора.
Поворотные трансформаторы конструктивно сходны с асинхронными машинами с фазным ротором и контактными кольцами. К ним обычно подводится питание со стороны статора от источника переменного напряжения. На обмотке ротора (на выходе) получают напряжение, представляющее собой определенную функцию угла поворота ротора α. Обычно требуется, чтобы это напряжение было пропорционально sinα, cosα. В соответствии с этим, различают синусные, косинусные и синус - косинусные трансформаторы.
Резольвер работает по принципу вращающегося трансформатора. У вращающегося трансформатора ротор состоит из катушки (обмотки), которая вместе с обмоткой статора образует трансформатор. Принципиально резольвер устроен точно так же с той лишь разницей, что статор выполнен не из одной, а из двух расположенных под углом 90 градусов друг к другу обмоток. Резольвер служит для определения абсолютного положения вала двигателя внутри одного оборота. Кроме того, по сигналу резольвера определяется значение скорости и моделируется инкрементный датчик для регулирования положения.
Энкодеры – преобразователи информации об абсолютном или относительном угловом положении вала в кодовый цифровой сигнал.
Абсолютный энкодер, как правило, отличается наличием уникальной комбинации меток в виде линий или секций переменной угловой ширины для каждого углового положения, а инкрементальный энкодер использует диск, на котором равномерно нанесены однотипные метки (за исключением, индексной), поскольку основная задача инкрементального устройства — детектирование пошагового перемещения с опорой на нулевую (индексную) метку при включении питания. Энкодеры с большим интервалом между масштабными штрихами (с меньшим количеством штрихов) обеспечивают более высокую частоту выдачи данных, в то время как энкодеры с меньшим интервалом между штрихами (большим количеством штрихов), как правило, имеют более низкие ошибки интерполяции.
Строго говоря, угловыми энкодерами называются преобразователи угловых перемещений, имеющие 10 000 и более масштабных штрихов на оборот, точность которых не хуже 5 угловых секунд, а под «круговыми датчиками» подразумеваются энкодеры, которые не удовлетворяют этим критериям. Вместе с тем, зачастую угловым энкодером называют любой преобразователь угловых перемещений.
-
Исполнительные элементы. Примеры исполнительных элементов (сервоприводы).
Исполнительные устройства — электромагниты с втяжным и поворотным якорями, электромагнитные муфты, а также электродвигатели, относящиеся к электромеханическим исполнительным элементам автоматических устройств.
Наиболее широко в качестве электромеханических исполнительных элементов применяют электродвигатели постоянного и переменного тока.
Исполнительные элементы (ИЭ) систем автоматики предназначены для создания управляющего воздействия на регулирующий орган (РО) объекта управления (ОУ). При этом изменяется положение или состояние РО, что приводит в конечном итоге к изменению положения или состояния ОУ в соответствии с алгоритмом управления.
Еще одним вариантом ИЭ является следящий привод, который воспроизводит на выходе заданное на входе перемещение, но с большим механическим усилием, т.е. момент или сила на выходе его существенно больше, чем на входе. Следящий привод широко применяется в автоматических манипуляторах (роботах), станках с числовым программным управлением (ЧПУ), для управления прокатными станами, антеннами радиолокаторов, в космической и ракетной технике и т. д.
Исполнительный элемент {исполнительное устройство) — функциональный элемент системы автоматического управления, осуществляющий воздействие на объект управления путем изменения потока энергии и потока материалов, поступающих на объект. Исполнительные элементы в основном бывают двух типов:
с механическим двигателем (в частности, сервомотор, серводвигатель или сервопривод), в этом случае исполнительный элемент производит механическое перемещение регулирующего органа;
с электрическим выходом, в этом случае воздействие, непосредственно прикладываемое к объекту регулирования, имеет электрическую природу.
Например, в регуляторе напряжения генератора постоянного тока регулирующим воздействием является напряжение возбуждения, получаемое от усилителя.
В зависимости от характера объекта и вида вспомогательной энергии, применяемой в системе автоматического управления, роль исполнительных элементов выполняют самые разные конструктивные элементы: электронные, электромашинные, магнитные или полупроводниковые усилители, реле, пневматические или гидравлические сервомоторы и др.
Динамические характеристики исполнительных элементов с механическим выходом отличаются значительно большей инерционностью, чем элементы с электрическим выходом. Часто исполнительные элементы второго типа служат приводом исполнительных элементов первого типа.
Сервоэлектродвигатели, применяемые в качестве исполнительных элементов с механическим выходом, отличаются специальным исполнением, обеспечивающим пониженную инерционность (удлиненным ротором малого диаметра, полым ротором). Значительно меньшую инерционность при той же мощности имеют гидравлические и пневматические серводвигатели.
Требования к исполнительным элементам определяются характеристиками объекта регулирования и требуемым качеством процесса регулирования.
Исполнительный механизм (сервопривод) — исполнительный элемент с механическим выходом. Исполнительные механизмы классифицируются по назначению и типу управляемых элементов, виду осуществляемых перемещений, роду применяемой энергии.
Исполнительные механизмы предназначаются для привода:
элементов, регулирующих потоки энергии, жидкости, газа, сыпучих и перемещаемых твердых тел (реостатов, клапанов, задвижек и заслонок, направляющих аппаратов турбин и насосов, шлагбаумов и других устройств);
элементов следящих систем (копировальных станков, манипуляторов, автокомпенсационных, регулирующих и других устройств);
рулевых устройств транспортных объектов;
особых элементов систем управления (противовесов в грузоподъемных сооружениях, зажимных автоматических устройств и т.п.).
Управление электрическим исполнительным механизмом с помощью соответствующих обратных связей можно построить так, чтобы перемещение регулирующего органа или скорость его движения изменялись пропорционально сигналу управления.
Конструктивно электродвигательные исполнительные механизмы выполняются, как правило, с вращательным движением выходного вала и реже с поступательным перемещением выходного штока. В системах общепромышленной автоматики для привода заслонок, кранов, шиберов и других устройств наиболее часто применяются однооборотные электрические исполнительные механизмы, в которых поворот выходного вала составляет 120... 170°. С помощью многооборотных электрических исполнительных механизмов обычно
