Диагностика элементов автоматической системы управления на устойчивость работы
1.3 Схемы автоматических систем
автоматический управление технологический датчик
Для графического представления автоматических систем управления разработаны схемы трех основных типов: принципиальные, функциональные и структурные.
Принципиальные схемы иллюстрируют порядок соединения отдельных элементов установки, позволяют получать информацию о се технологическом процессе. Принципиальные схемы служат основанием для разработки других конструктивных документов, схем и чертежей. На рисунке 1 в качестве примера изображена принципиальная схема автоматической системы управления частотой вращения ДВС.
Функциональные схемы отражают определенные процессы, происходящие в отдельных функциональных частях системы и в ее цепях.
Практически любой автоматической системе присущи процессы измерения, сравнения, преобразования, усиления, коррекции, исполнения. Каждый из названных процессов выполняется определенными частями системы, которые изображают прямоугольники, с указанием наименования элементы в соответствии с выполняемыми функциями. Связи между функциональными элементами представляют линиями-стрелками, показывающими направление внутренних воздействий. Отдельные элементы функциональной схемы могут объединять группу элементов реальной системы или, наоборот, часть элемента реальной системы может представлять элемент Функциональной схемы. Больше того, в реальной системе какой-либо элемент (например, сравнения) может вообще отсутствовать как самостоятельная часть, а на схеме его, тем не менее, изображают в виде отдельною элемента.
Структурные схемы отображают принципиальное построение, структуру автоматических систем
В такой схеме вся система делится па звенья направленного действия, различающиеся по своим динамическим свойствам. Разделяют систему на звенья в зависимости от вида уравнения или передаточной функции. На структурной схеме элементы систем и изображаются в виде прямоугольников. Внутри и снаружи прямоугольника указывают передаточную функцию W (р) каждого звена, а связь между звеньями изображают линиями с нанесенными на них стрелками, показывающими направление и точки приложения действия (рис. 3а).
При исследовании динамических свойств системы необходимо иметь ее передаточные функции в разомкнутом и замкнутом состояниях.
Для этого, используя правила эквивалентного преобразования структурных схем, находят передаточную функцию всей системы. Под эквивалентным подразумевается такое преобразование, при котором одна схема заменяется другой с сохранением динамических характеристик системы. Пользуясь правилами эквивалентного преобразования, можно любую сложную многоконтурную схему свести к простой, одноконтурной. По выражению передаточной функции разомкнутой системы можно определить передаточную функцию замкнутой системы в общем виде.
и по ним вести анализ работы системы.
В любой автоматической системе регулирования под влиянием возмущающих воздействий возникает переходный процесс y(t), который зависит как от свойств самой системы, так и от вида воздействия. Поведение системы в переходном процессе можно представить двумя составляющими, Первая - свободные колебания yc(t), определяемые начальными условиями и соответственными ее свойствами, вторая - вынужденное движение системы ув (1), обуславливаемое внешним воздействием и свойствами системы:
y(t) = yс(t) + у ь(t)
(2)
Одним из самых важных моментов анализа является исследование системы автоматического управления на устойчивость в переходном процессе.
Под устойчивостью понимается свойство системы возвращаться к состоянию установившегося равновесия после устранения нарушивших его причин.