Понятие о временных характеристиках сау. Рассчитать переходную характеристику электромеханической муфты.

Понятие временных характеристик. Зависимость изменения выходной величины системы от времени при подаче на ее вход единичного воздействия (импульса Дирака) при нулевых начальных условиях называется импульсным откликом системы или импульсной переходной характеристикой h(t). Эту функцию называют также функцией веса. Так как системы управления являются физически реализуемыми системами, импульсный отклик систем является односторонней каузальной функцией (h(t)=0 при t<0).

Как известно из теории сигналов и систем, отклик системы на единичный импульс определяется сверткой:

h(t) ③ d(t) = h(t) d(t-t) dt = h(t).

Выходной сигнал в каждый момент времени t_i зависит не только от входного сигнала в этот момент времени, но и от сигналов на входе во все предыдущие моменты времени t_i-t с “весом”, равным значениям функции h(t), т.е. в данном случае от сигнала d(t) при t=0.

Преобразование Лапласа свертки функций отображается произведением их изображений:

h(p) = W(p) L[d(t)] = W(p) 1 = W(p). (3.3.1)

В действительности дельта-функция в чисто теоретическом плане не реализуется. Реальные импульсные воздействия на системы всегда конечны по величине и продолжительности. Но если их продолжительность достаточно мала по сравнению со временем переходного процесса в системе (длительностью переходной характеристики в пределах заданной погрешности), то входное воздействие можно считать приближением к дельта-функции и применять для оценки переходных процессов в системе.

Не меньшее значение в САУ уделяется переходной характеристике H(t), реакции системы на единичное ступенчатое воздействие. Изображение Лапласа:

H(p) = W(p)/p. (3.3.2)

Переходная и импульсная переходная характеристики называются временными характеристиками. Каждая из них является исчерпывающей характеристикой системы и любого ее звена при нулевых начальных условиях. По ним можно однозначно определить выходную величину при произвольном входном воздействии.

Бинарные и цифровые датчики

В системах управления последовательностью событий в основном применяются сигналы типа "включено/выключено", вырабатываемые бинарными датчиками. В любом производственном процессе приходится контролировать тысячи условий типа "включено/выключено".

Бинарные датчики используются для определения положения при механически перемещениях, для подсчета элементов в дискретных потоках. Некоторые цифровые датчики в действительности представляют собой полнофункциональный микрокомпьютер, встроенный автономное устройство и вырабатывающий либо сигналы типа "включено/выключено " либо кодированные цифровые данные. Ниже описаны некоторые типы датчиков с бинарным выходом положения, пороговые и датчики уровня.

Датчики положения

В качестве датчиков положения (position sensor) в течение многих десятилетий используются выключатели. Они состоят из электрических контактов, которые механически размыкаются или замыкаются, когда какая-либо переменная (положение, уровень) достигает определенного значения. Концевые выключатели (limit switch) различных типов являются важной частью многих систем управления, надежность которых существенно зависит именно от них. Они располагаются там, где "происходит действие", и часто подвергаются большим механическим нагрузкам и токам.

Цифровые датчики генерируют дискретные выходные сигналы, пульсные последовательности или представленные в определенном данные, которые непосредственно могут быть считаны процессором, от типа датчика выходной сигнал либо сразу формируется в цифровом мер, от датчика положения вала, либо должен обрабатываться цепями логики, которые обычно составляют с ним одно целое. Существуют интегрированные датчики, которые включают микропроцессоры для выполнения и согласования сигнала и вырабатывают цифровой или выходной сигнал.

Если выходной сигнал датчика представляет собой последовательность то они обычно суммируются счетчиком. В другом варианте - можно измерить вал между импульсами. Затем результат в виде цифрового слова передает обработку. При измерении энергии информация обычно кодируется каждый импульс соответствует определенному количеству энергии. Информационно-цифровые датчики (Fieldbus sensor) дополнительно перелают передачу информации через шины локального управления (Field представляют собой специальный тип двухсторонних цифровых. Датчики данного типа - это обычные датчики температуры, хода и т. д., которые дополнительно имеют микропроцессор для обработки и преобразования их в цифровой вид (например, в 12-разрядный код) внешних коммуникаций. По шине можно передавать не только результаты, но и идентификационную информацию датчика. Иногда такие датчики называют режимом удаленного тестирования и калибровки.