3. Что называется возмущающим воздействием?
4. По каким признакам классифицируют объекты регулирования?
5. Какие основные задачи решаются АСР?
6. По каким признакам классифицируют АСР?
[1,2]
Тема 1.2 Объекты систем автоматического регулирования, их характеристики и свойства
Студент должен:
знать:
- статические и динамические характеристики объектов регулирования;
- способы определения динамических параметров объектов, характеризующих их свойства;
уметь:
- снимать кривые разгона объектов и определять по ним динамические свойства объектов.
Технологический процесс как объект регулирования. Объекты статические и астатические. Статические характеристики объектов регулирования. Кривые разгона.
Динамические характеристики объекта регулирования: время запаздывания, постоянная времени, емкость, степень самовыравнивания, коэффициент усилении и их определение по кривым разгона.
Методические указания
Изучение данной темы следует начинать с основных свойств и характеристик объектов регулирования. Принято различать статические и динамические свойства объектов регулирования. Статические свойства объекта – это его свойства в установившемся состоянии (в статике). В реальных условиях любой объект подвержен воздействию возмущений и поэтому всегда находится в динамике. Состояние объекта характеризуется динамическими свойствами - емкостью, запаздыванием, самовыравниванием. Динамические свойства объектов необходимо учитывать при построении АСР, так как они влияют на качество регулирования и устойчивость АСР. Поведение объекта в динамическом режиме описывается кривой разгона. Объект называется статическими - если он обладает самовыравниванием и астатическим - если не обладает самовыравниванием.
При исследовании объектов регулирования используется метод математического моделирования. Причем объект рассматривается как простой преобразователь входного сигнала в выходной без учета физико – химической сущности процесса, протекающего в нем, т.е. целью исследования объекта управления является формирование его математической модели – уравнения взаимосвязи выходного сигнала объекта (регулируемого параметра) с входным сигналом. Учитывая, что параметры объекта изменяются и во времени и в пространстве, то его поведение можно описать дифференциальным уравнением. Установлено, что различные объекты в динамическом режиме описываются одними и теми же типами уравнений взаимосвязи выходного и входного сигналов. В теории автоматического управления подобраны шесть типов дифференциальных уравнений объектов (или элементов), которые названы типовыми динамическими звеньями. Звеном называется элемент системы, который нельзя разделить на части ни по каким свойствам. Динамические звенья и системы в целом характеризуются передаточными функциями, временными и частотными характеристиками. К типовым элементарным звеньям относятся: усилительное, апериодическое, колебательное, интегрирующее, дифференцирующее, звено запаздывания.
Вопросы для самопроверки:
1. Что называется статической характеристикой объекта?
2. Что называется динамической характеристикой объекта?
3. Что называется кривой разгона?
4. Какие свойства объекта необходимо учитывать при построении АСР?
5. Что называется звеном?
6. Назовите типовые звенья.
[1,2]
Тема 1.3 Классификация регуляторов
Студент должен:
знать:
- классификацию регуляторов;
- законы регулирования;
- статические и динамические характеристики регуляторов;
- параметры статической и динамической настройки регуляторов.
уметь:
- выполнять расчет параметров статической и динамической настройки регуляторов.
Классификация регуляторов по способу воздействия, виду используемой вспомогательной энергии, принципу действия, закону регулирования.
Понятие о законе регулирования. Линейные законы регулирования: И-регуляторы, П-регуляторы, ПИ-регуляторы, ПИД-регуляторы. Статические и динамические характеристики регуляторов.
Параметры статической и динамической настройки регуляторов и их расчет.
Регуляторы прямого действия и реле: конструкции, особенности работы, область применения.
Методические указания
Регулирование – наиболее распространенная разновидность управления непрерывными технологическими процессами. Как и всякая система управления, система автоматического регулирования состоит из объекта регулирования и соответствующих технических средств автоматизации. Основным элементом системы регулирования является регулятор, выполняющий определенный закон регулирования. Законом регулирования называется функциональная связь между выходным и входным сигналом регулятора. В самом общем виде эту связь можно записать следующим образом: Y= f(X). В зависимости от вида функции f регуляторы делятся на: Пз-регуляторы, И-регуляторы, П-регуляторы, ПИ-регуляторы, ПД-регуляторы , ПИД-регуляторы. При изучении законов регулирования следует обратить внимание на параметры настройки регуляторов и методы их определения.
При изучении устройства и конструкций регуляторов необходимо обратить внимание на способы реализации законов регулирования и области применения регуляторов. Кроме того студенты должны иметь представление о регуляторах прямого действия.
Вопросы для самопроверки:
1. Что называется автоматической системой регулирования?
2. Что называется законом регулирования?
3. Какие основные законы регулирования применяются
при автоматическом регулировании?
4. Основные типы пневматических регуляторов.
5. Основные типы электрических регуляторов.
6. Достоинства и недостатки электрических и пневматических регуляторов.
7. Какие регуляторы называются регуляторами прямого действия?
[2,3]
Тема 1.4 Устойчивость работы автоматической системы регулирования и качество процессов регулирования.
Студент должен:
знать:
- понятие устойчивости АСР, показатели качества процессов регулирования и их достаточность.
уметь:
определять качество процессов регулирования.
Основные понятия об устойчивости АСР. Необходимость устойчивой работы АСР.
Показатели качества процессов регулирования и их достаточность.
Методические указания
При анализе работы АСР особое внимание уделяют устойчивости АСР и качеству регулирования. Устойчивость – это свойство системы возвращаться к состоянию установившегося равновесия после устранения возмущения, нарушившего указанное равновесие. Для АСР это свойство носит фундаментальный характер, т.к. в первую очередь определяет способность АСР выполнять поставленную перед ней задачу. При изучении данной темы необходимо обратить внимание на критерии устойчивости АСР, на основании которых делают заключении об устойчивости систем регулирования. Это критерии устойчивости Рауса, Михайлова, Найквиста. Не менее важным свойством АСР является качество регулирования. О качестве регулирования можно судить по кривой переходного процесса АСР. На основании этой кривой можно получить прямые оценки качества регулирования - время регулирования, величину перерегулирования, степень затухания, статическую ошибку, динамическую ошибку.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое устойчивость АСР?
2. Какими показателями определяется устойчивость АСР?
3. Какие существуют критерии устойчивости АСР?
4. Какие оценки качества регулирования можно получить по кривой переходного процесса?
[2]
РАЗДЕЛ 2 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Тема 2.1 Общие сведения об аппаратуре автоматического регулирования
Студент должен:
знать:
- комплексы аппаратуры регулирования, их устройство и технические характеристики;
- принцип действия средств автоматического управления.
уметь:
- выбирать по справочной литературе параметры комплексов средств управления и регулирования различного действия.
Обзор электронной аппаратуры регулирования, ее сравнительные характеристики, достоинства и недостатки, область применения. Программно-технические комплексы, их устройство и технические характеристики.
Комплексы средств управления и управляющие устройства для паровых газомазутных котлов.
Выбор по справочной литературе параметров комплексов средств управления и регулирования различного действия.
Методические указания
Любое автоматическое устройство представляет собой комплекс отдельных конструктивных или схемных элементов, каждый из которых выполняет задачу по преобразованию энергии, полученной от предыдущего элемента, и передаче ее последующему элементу.
Элементами автоматики называются конструктивно законченные устройства, выполняющие определенные самостоятельные функции преобразования сигнала (информации) в системах автоматического управления и контроля.
По выполняемым функциям основные элементы автоматики делятся на датчики, усилители, стабилизаторы, реле, распределители, двигатели, генераторы импульсов, логические элементы, выпрямители и т.д.
По роду физических процессов, используемых в основе устройств, элементы автоматики делятся на электрические, ферромагнитные, электротепловые, электромашинные, радиоактивные, электронные, ионные и др.
Датчик (измерительный элемент, электрический преобразователь, чувствительный элемент) - устройство, предназначенное для преобразования информации, поступающей на его вход в виде некоторой физической величины, на выходе в другую физическую величину, более удобную для воздействия на последующие элементы.
Большинство датчиков преобразуют неэлектрическую контролируемую величину х в электрическую (например, температуру в ЭДС с помощью термопары; механическое перемещение, связанное с изменением положения якоря электромагнита, - в индуктивность его обмотки и т.д.).