- •1 Определения и условия автоматизациИ
- •1.1 Процесс управления
- •1.2 Основные причины применения систем автоматики:
- •1.3 Особенности металлургических объектов автоматизации:
- •1.4 Предпосылки успешной автоматизации:
- •1.5 Экономика автоматизации
- •1.6 Основные требования к автоматизации
- •2. Технологический объект и система управления
- •2.1. Описание технологического объекта управления (тоу)
- •2.2. Математическая модель тоу и основная задача автоматизации
- •3. Классификация систем автоматизации
- •I. По целям управления
- •II. По типу систем управления
- •III. По виду математического описания
- •IV. По виду сигналов
- •V. По методу управления
- •VI. По характеру задающего воздействия
- •VII. По точности поддержания управляемой величины
- •VIII. Классификация уровней асу
- •4. Переходные процессы и оценка их качества
- •4.1. Статическое и динамическое состояние систем
- •4.2. Типовые воздействия на объект
- •4.3. Понятие об устойчивости систем управления
- •4.4. Оценка качества процесса управления
- •5. Фундаментальные принципы управления
- •5.1. Принцип разомкнутого управления (по заданному значению)
- •5.2. Принцип обратной связи (управление по отклонению)
- •5.3. Принцип компенсации (управление по возмущению)
- •5.4. Пример реализации принципов управления
- •5.5. Обыкновенные и адаптивные системы
- •5.6. Оптимальные системы
- •5.7. Режимы функционирования систем автоматизации
- •6 Типовые динамические звенья
- •6.1 Свойства типовых динамических звеньев
- •6.2 Понятие передаточной функции
- •6.3 Динамические звенья первого порядка
- •6.3.1 Пропорциональное звено
- •6.3.2 Апериодическое (инерционное) звено первого порядка
- •6.3.3 Идеальное интегрирующее звено
- •6.3.5 Идеальное дифференцирующее звено
- •6.3.7 Звено чистого запаздывания
- •6.4 Класификация динамических звеньев второго порядка
- •6.5 Передаточные функции соединений динамических звеньев
- •6.5.3 Встречно-параллельное соединение звеньев
- •Или , где w(p) – пф разомкнутой системы.
- •6.6. Преобразование структурных схем
- •6.4.1. Правила переноса внешнего воздействия
- •Совмещенная частотная характеристика (афчх)
- •Частотная передаточная функция
- •Логарифмические частотные характеристики
- •7. Законы регулирования и их реализация
- •7.1. Типовые оптимальные переходные процессы регулирования
- •7.2. Законы регулирования и автоматические регуляторы
- •7.3. Синтез законов регулирования
- •7.4. Оптимальное управление
- •Технические средства автоматизации (тса) Состав и функции технических средств
- •Требования к технологическим датчикам и модулям усо
- •Требования к увк
- •Исполнительные устройства
- •Требования к исполнительным механизмам
- •Регулирующие органы
- •Разработка технических средств автоматизации
- •Приложение (для тепловых специальностей) Номенклатура пусковых устройств
- •Основные размеры поворотных клапанов
6.3.3 Идеальное интегрирующее звено
В таком звене выходной сигнал пропорционален интегралу от входной величины. Это свойство звена описывается выражением
или .
Преобразуем последнее выражение по Лапласу – р у = k1 х. Тогда передаточная функция звена имеет вид – W(p) = k1 / p .
Переходная характеристика звена h(t) = k1 t представляет собой прямую линию с углом наклона = arctg k1 (рис. 6.5, а).
Примеры интегрирующих звеньев (рис. 6.5, б):
а) электродвигатель, если входная величина – напряжение питания U, а выходная величина – угол поворота якоря ,
б) ванна жидкого металла в сталеплавильной печи, если входная величина – тепловой поток через поверхность ванны q, а выходная величина – изменение средней температуры металла tм.
а б
Рис. 6.5. Интегрирующее звено:
а – переходная характеристика, б – примеры интегрирующих звеньев
6.3.4 Реальное интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением) описывается дифференциальным уравнением
.
Передаточная функция звена W(p) = k1 / p (Tp + 1).
Переходная характеристика реального интегрирующего звена h( ( e)) отличается от переходной функции идеального звена в начальный момент времени, а затем переходит в параллельную ей прямую линию с тем же углом наклона = arctg k1 (рис. 6.6).
.
Рис. 6.6. Сравнительные переходные характеристики идеального (1) и реального (2) интегрирующих звеньев
Примерами реальных интегрирующих звеньев могут служить те же объекты (см. рис. 6.5), если более точно рассматривать их уравнения движения. Например, электродвигатель с постоянной скоростью вращения будет идеальным интегрирующим звеном. Однако в момент пуска постоянная скорость вала установится не сразу, а с некоторым замедлением и, поэтому, электродвигатель следует рассматривать как реальное интегрирующее звено.
6.3.5 Идеальное дифференцирующее звено
Дифференциальное уравнение звена ,
где – время дифференцирования звена, имеющее размерность единицы выходной величины, деленную на единицу скорости изменения входной величины.
Передаточная функция звена W(p) = ТД p.
Переходная характеристика звена h (t) = ТД (t)
Здесь (t) – так называемая дельта-функция – мгновенный импульс бесконечно большой амплитуды.. Поєтому переходная характеристика идеального звена представляет собой бросок выходной величины в бесконечность в момент нанесения ступенчатого входного воздействия (рис. 6.7, а).
а б
Рис. 6.7. Пример дифференцирующего звена
Наиболее близко к идеальному звену приближается тахогенератор постоянного тока, если входной величиной считать угол поворота якоря, а выходной – э.д.с. якоря (рис. 6.7, б).
6.3.6 Реальное дифференцирующее звено (дифференцирующее звено с замедлением) описывается дифференциальным уравнением .
Передаточная функция звена W(p) = ТД p / (Tp +1).
Переходная характеристика звена h (t) = ( k / T ) e – t / T представляет собой экспоненту, касательная к которой в начальной точке отсекает на нулевом значении выходной величины постоянную времени Т.
Рис. 6.8. Переходные функции идеального (1) и реального (2)
дифференцирующего звеньев