- •6.050701 «Електротехніка та електротехнології»)
- •1. Структура та елементи систем автоматичного керування
- •1.1. Сутність та структура сак
- •1.1.1. Сутність автоматичного керування
- •1.1.2. Основні поняття автоматичного керування
- •1.1.3. Історія розвитку теорії автоматичного керування
- •1.1.4. Приклади системи автоматичного керування
- •1.1.5. Область застосування систем автоматичного керування
- •1.2. Класифікація та основні принципи побудови сак
- •1.2.1. Класифікація сак
- •1.2.2. Основні принципи побудови систем автоматичного керування
- •1.2.3. Основні види автоматичного керування
- •1.3. Елементи сак
- •1.3.1. Датчики
- •1.3.1.1. Загальні відомості про датчики
- •1.3.1.2 Способи отримання вимірювальних сигналів і типів датчиків для різних величин
- •1.3.1.3 Класифікація датчиків
- •1.3.1.3.1 Електричні датчики
- •1.3.1.3.2 Датчики-модулятори
- •1.3.1.4 Фоторезистори
- •1.3.1.5 Датчики струму
- •1.3.1.6 Датчики напруги
- •1.3.2 Пристрої, що задають
- •1.3.3 Порівнювальні елементи
- •1.3.4 Елементи, що підсилюють
- •2 Параметри й режими сак
- •2.1 Властивості сак
- •2.1.1 Принципи керування
- •2.1.2 Види зворотного зв’язку
- •2.1.3 Способи корекції сак
- •2.1.3.1 Застосування принципу зворотного зв'язку
- •2.1.3.2 Застосування принципу компенсації
- •2.2 Моделювання процесів в сак
- •2.2.1. Математичний опис елементів у змінних вхід – вихід
- •2.1.1.1 Стандартна форма запису диференціальних рівнянь сак
- •2.1.1.2 Операційний метод опису лінійних сак
- •2.1.1.2.1 Основні властивості перетворення Лапласа
- •2.1.1.2.2 Властивості й особливості передаточної функції
- •2.1.1.3 Лінеаризація рівнянь сак
- •2.2 Математичний опис сак у змінних стану
- •2.2.1 Стандартна форма запису рівнянь стану
- •2.3 Структурні схеми сак
- •2.3.1 Позначення у структурних схемах
- •2.3.2 Передаточні функції типових з'єднань ланок
- •2.3.3 Додаткові правила перетворення структурних схем
- •2.3.4 Визначення передатних функцій замкнутої сак за її структурною схемою
- •Розділ 3 характеристики сак
- •3.1 Часові характеристики
- •3.2 Частотні характеристики
- •3.2.1 Логарифмічні частотні характеристики
- •3.3 Співвідношення взаємозв'язку характеристик сак між собою і передаточною функцією
- •3.4 Типові ланки сак і їхні характеристики
- •3.4.1 Пропорційна ланка
- •3.4.2 Інтегруюча ланка
- •3.4.3 Диференціюча ланка
- •3.4.4 Аперіодична ланка першого порядку
- •3.4.5 Форсуюча ланка
- •3.4.6 Коливальна ланка
- •3.4.7 Ланка запізнення
- •3.6 Якість і точність сак
- •4. Параметри та характеристики систем автоматичного керування освітленням
- •4.1 Системи автоматичного керування освітленням
- •4.1.1 Структура та функції локальних систем автоматичного керування освітленням
- •4.1.2 Структура та функції інтегрованих систем автоматичного керування освітленням
- •4.1.3 Структура та функції систем автоматичного керування зовнішнім освітленням
- •Джерела
- •«Теорія автоматичного керування»
- •6.050701 «Електротехніка та електротехнології»)
1.3.1.5 Датчики струму
У системах регулювання струму або тих, що діють залежно від струму, потрібні датчики, що вимірюють величину, пропорційну струму. У ланцюгах постійного струму для цього використовують сигнал е = RI, який дорівнює падінню напруги на опорі R і, по якому проходить регульований струм. При наявності електричних машин треба використовувати падіння напруги на частині обмотки замість того, щоб вводити в ланцюг спеціальний додатковий опір. У ланцюгах змінного струму застосовують трансформатор струму, на вторинні затискачі якого включають опір. Напруга на цьому опорі пропорційно величині вимірюваного струму в первинному ланцюзі.
1.3.1.6 Датчики напруги
Призначення датчиків напруги – перетворення напруги елементів первинних систем, у такий вихідний сигнал, інформативні параметри якого функціонально пов'язані з інформативними параметрами вхідного сигналу й можуть вимірятися із заданою точністю. При цьому датчики напруги повинні реалізувати ряд операцій, що дозволяють у підсумку використовувати вихідні сигнали перетворювачів наступними органами вторинних систем:
-
нормування рівня сигналу;
-
оперативне (динамічне) перетворення сигналу;
-
зміна (зниження) потенціалу сигналу стосовно землі;
-
узгодження вихідного опору датчика напруги й вхідного опору наступних органів вторинних систем;
-
перетворення характеру зміни сигналу в часі (наприклад, аналоговий в дискретний);
-
перетворення фізичного роду сигналу (наприклад, електричного в оптичний і навпаки);
-
передача енергії, що забезпечує заданий рівень потужності вихідного сигналу.
Слід зазначити, що в конкретному датчику напруги звичайно реалізуються не всі операції, а тільки їхня частина. У той же час перша й третя операції є обов'язковими, тому що без їхньої реалізації неможливе використання сигналу у вторинних системах.
Залежно від того, у якому режимі сигналу вони використовуються, датчики напруги відносяться до статичних або динамічних. При цьому під статичним режимом розуміється режим, при якому значення вихідного сигналу можна вважати незмінним протягом часу. Під динамічним мається на увазі режим, при якому вихідний сигнал протягом часу роботи вторинної системи помітно змінюється, причому з погляду роботи вторинних пристроїв динамічна погрішність має істотне значення. З наведеного визначення слідує, що датчик напруги можна розглядати в динамічному або статичному режимі залежно від швидкодії вторинних пристроїв, з якими працюють датчики напруги. Перетворення періодичних (синусоїдальних і несинусоїдальних) напруг, при яких вторинні системи реагують на середні й діючі перетворення сигналів є динамічними, якщо діючі вторинні системи реагують на миттєві значення напруги.
Звичайно до складу датчиків напруги входять індуктивності і ємності, тому їх слід розглядати як динамічні системи. Крім того, додатковою ознакою віднесення перетворювачів до статичних або динамічних є характер зміни вхідного сигналу.
1.3.2 Пристрої, що задають
У кожній САР є пристрій що задає (еталон), який служить для уставки необхідного або ідеального значення регульованої величини, інакше кажучи, її рівня. Дійсне значення регульованої змінної величини в процесі регулювання повинне зрівнюватися з необхідним значенням або наближатися до нього із заданим ступенем точності.
У пристроях стабілізуючого регулювання необхідно щоб значення, що задають, залишалося постійним у часі (при тієй або інший уставці); у пристроях програмного регулювання значення, що задають, самозмінюється у функції часу за деякою програмою, що задається.
У САК відбувається безперервне порівняння вимірюваного дійсного значення .регульованої величини, що задається, із еталонним значенням. Існують два принципи, по яких здійснюється це порівняння: а) безпосереднє протиставлення ЕРС у ланцюзі або ампер-витків обмоток (гальванічне й магнітне порівняння) і б) параметричне порівняння за допомогою нелінійного моста рис. 1.29, у два плечі якого включені постійні опори, а в інші два плечі - нелінійні (електронні лампи, тиристори).
Рис. 1.29 – Нелінійний міст як порівнюючі ланки на параметричному принципі: 1 - 1 — постійні опори; 2 - 2 — нелінійні опори
На одну діагональ мосту подається, як результат виміру регульованої величини, напруга Uвх. Доти, поки ця напруга дорівнює заданої, міст перебуває в рівновазі й напруга на іншій діагоналі Uвих = 0. При відхиленні Uвх від заданого рівня опір нелінійних елементів змінюється й рівновага моста порушується. Тепер Uвих ≠ 0, а величина й знак Uвих визначаються величиною і знаком виниклого відхилення UВХ. Потенціометричний реостат у ланцюзі перед мостом дозволяє змінювати уставку, тобто рівень напруги Uвх. Неважко бачити, що такий міст поєднує в собі три ланки (органа): що задає, вимірювальне й порівнювальне. У багатьох САР для кожної із цих ланок застосовується окремий апарат.
Очевидно, що для правильної роботи САР необхідно, щоб напруга, що задає, зберігала постійну величину. Цю напругу можна одержати від акумуляторної батареї або з мережі, забезпечуючи сталість його включенням стабілізатора.
В електромеханічних регуляторах, у яких використовується електромагніт, тягове зусилля сердечника електромагніта з вимірювальною котушкою пропорційно регульованій величині. Натяг пружини, що протидіє тяговому зусиллю сердечника, служить величиною, що задає. Змінюючи за допомогою відповідного гвинта первісний натяг пружини, можна міняти уставку величини, що задає.