ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Основные понятия и классификация автоматических систем управления из "Основы автоматизации холодильных установок" Для эффективной работы машины или аппарата необходимо поддерживать в определенных пределах, а иногда изменять по определенному закону значения одной или одновременно нескольких рабочих параметров—физических величин. Устройство,в котором осуществляется процесс, требующий специально организованных воздействий извне для нормального его протекания, называют управляемым объектом или сокращенно объектом. [c.5] Физическая величина, значение которой не должно выходить за определенные пределы, называется управляемой или регулируемой величиной. Это может быть температура давление газа р, уровень жидкости Н, относительная влажность воздуха ф и другие величины. В общем случае будем обозначать регулируемую величину буквой X, имея в виду, что эта величина может изменяться во времени. [c.5] На объект непрерывно воздействует внешняя среда. Это воздействие не зависит от нас и может меняться во времени в довольно широких пределах. Теплоприток в охлаждаемую камеру, например, значительно увеличивается в жаркие дни, при загрузке теплых продуктов, при частом открывании дверей и т. д. Произвольное воздействие внешней среды на объект, вызывающее изменение регулируемых величин, называют нагрузкой и обозначают М-ц (или — когда речь идет о тепловой нагрузке). [c.5] Автоматическая система управления — это совокупность одного или нескольких управляемых объектов и автоматических управляю-ищх устройств, взаимодействующих между собой. Автоматические системы можно классифицировать по ряду признаков. [c.7] По продолжительности воздействия управляющего устройства на объект различают автоматическую систему одноразового (многоразового) действия и непрерывного действия. Примерами систем одноразового или многоразового действия могут служить билетный автомат, ружье-автомат, станок-автомат, устройство автоматической зашиты, выключающее агрегат при возникновении опасного режима работы и не допускающее самопроизвольного его включения. Автоматические системы непрерывного действия нужным образом изменяют (в частности, поддерживают в заданных пределах) управляемую величину непрерывно в течение длительного времени. К ним относятся автоматические регуляторы, следящие системы, автопилоты, самопишущие измерительные приборы, системы дистанционного управления и др. [c.7] По характеру структурной схемы (по связи между входом и выходом системы) различают автоматические системы с разомкнутой и замкнутой цепью воздействия. На рис. 1, а показана структурная схема простейшей разомкнутой автоматической системы. Управляющее устройство этой системы состоит из нескольких звеньев (элементов). Каждое звено имеет вход, на который подается воздействие извне (от внешней среды или от другого звена), и выход, который передает воздействие вовне. Каждое звено преобразует физическую величину, подаваемую на его вход, по природе или по численному значению. Один элемент, например, преобразует изменение температуры в изменение давления, другой — изменение давления в отклонение стрелки и т. д. Направление воздействия от одного звена к другому указывают стрелками. Для управляющего устройства в целом, показанного на этой схеме, входом является задающее воздействие Х3. Это может быть опускание монеты, нажатие кнопки, изменение настройки в следящей системе и пр. Выходом управляющего устройства является подаваемое на объект управляющее (регулирующее) воздействие, которое будем далее обозначать Мр (или фр — когда речь идет о тепловом воздействии). Объект имеет два входа нагрузка Мд и управляющее воздействие Мр. Выходом объекта является значение управляемой величины X. Для разомкнутой автоматической системы в целом входом являются задающее воздействие и нагрузка, а выходом — управляемая величина. [c.7] Применение разомкнутой системы управления обычно требует участия человека, который должен наблюдать за результатом управления и соответственно изменять задающее воздействие. [c.7] Более полная автоматизация достигается при сочетании автоматического управления и автоматического измерения (рис. 1, в), но и здесь необходимо участие человека. [c.8] Естественным усовершенствованием разветвленной разомкнутой системы является подача контрольного воздействия на вход управляющего устройства. Автоматическая система становится замкнутой (рис. 1, г), это полностью освобождает человека от непосредственного управления объектом. Таким образом, автоматические системы с замкнутой цепью воздействия это такие системы, в которых, кроме внешних воздействий, на вход управляющего устройства подается еще контрольное воздействие (от управляемого объекта). [c.8] У замкнутой и разомкнутой систем входом считают задающее воздействие, а выходом регулируемую величину. Основной цепью воздействия называют цепь, идущую от входа к выходу. Цепь, преобразующую изменение регулируемой величины в контрольный сиг-.нал, подаваемый на вход управляющего устройства, называют основной обратной связью. Наряду с основными цепями (прямой и обратной связью) в сложных автоматических системах могут быть и дополнительные цепи прямой и обратной связи, идущие на определенных участках параллельно основным цепям. Если направление дополнительной цепи совпадает с направлением основной цепи, то ее называют прямой (цепь 1 на рис. 1, ) если направления воздействий не сов-пада.ют, то возникает дополнительная обратная связь (цепи 2 и 3). [c.8] Автоматические системы управления с замкнутой цепью воздействия, в которой управляющее воздействие вырабатывается в результате сравнения истинного значения управляемой величины с заданным, называют автоматической системой регулирования. [c.8] Замкнутые системы применяются также для автоматической защиты, но в отличие от систем регулирования они одноразового действия после срабатывания прибора защиты нормальное функционирование системы прекращается. [c.8] По цели воздействия на объект различают стабилизирующие, программные, следящие и оптимизирующие системы управления. [c.8] Стабилизирующие системы управления служат для поддержания управляемой величины в заданных пределах. [c.8] Программные системы управления изменяют управляемую величину во времени по требуемой программе. [c.8] Следящие системы обеспечивают непрерывное изменение управляемой величины (выхода) в зависимости от неизвестного заранее значения переменной величины на входе. [c.8] При автоматическом регулировании. реле температуры включает и останавливает компрессор точно при 0° и при 2°С. [c.9] Несмотря на перечисленные преимущества, автоматизация целесообразна лишь в тех случаях, когда это экономически обосновано, т. е. расходы, связанные с автоматизацией, окупаются экономией от ее внедрения. Кроме того, необходимо автоматизировать процессы, нормальное протекание которых не может быть обеспечено при ручном управлении точные технологические процессы, работа во вредной или взрывоопасной среде, а также дистанционное управление. [c.10] Из всех процессов автоматизации наибольшее практическое значение имеет автоматическое регулирование. Поэтому далее в основном рассматриваются автоматические системы регулирования, являющиеся основой автоматизации холодильных установок. [c.10] Вернуться к основной статье