Контрольная работа по автоматизации производственных процессов

Использование только одного канала информации значительно упрощает конструкцию системы управления, однако нормальное функционирование такой системы требует высокого качества изготовления ее элементов.

В замкнутых системах управления, в которых для снижения технологических требований к отдельным элементам и повышения качества работа систем применяют обратные связи, используют два канала: канал задающей информации к канал обратной связи. Сопоставление задавшей информации с информацией обратной связи осуществляется в сравнивающем устройстве, на выходе которого вырабатывается команда, необходимая для управления приводом. Качество работы замкнутой системы выше, чем разомкнутой, при некотором осложнении ее конструкции. В замкнутых системах управления обычно используются управляемые приводы, структуру с замкнутой схемой управления имеют большинство систем программного управления и копировальные системы.

Для оптимального управления течением ТП необходимо использовать два или более двух каналов дополнительной информации. Системы управления, использующие два или более двух каналов дополнительной информации и имеющие устройство для коррекции управляющего сигнала, можно отнести к классу приспосабливающихся систем.

В зависимости от вида информации, которая используется системами, последние делят на непрерывные, импульсные и смешанные СУ.

Система управления всей работой технологического оборудования включает в себя ряд систем управления элементарными циклами работа отдельных механизмов и осуществляет либо функциональное управление ИМЕ, либо просто включение, синхронизацию и блокировку. Такие системы называются системами управления общим автоматическим циклом или системами группового управления.

Закон регулирования в замкнутых САР определяется зависшее регулирующего воздействия z от рассогласования x (см. рис. 7.4) Простейшими законами регулирования являются пропорциональный когда z=c1x (система с П – регулятором). и интегральный, когда

(система с И -регулятора). Более  совершенны системы, когда в законе  регулирования кроме пропорциональной  составляющей имеется интеграл  от рассогласования:

(система с ПИ - регулятором). Наилучшие  результаты получаются при введении  в закон регулирования еще  и производной от рассогласования:

(система с ПИД - регулятором). В  комбинированных системах закон  регулирования содержит, креме того, составляющих, зависящие от внешних  воздействий.

Для обыкновенных САР достаточно определить реакции на некоторые эталонные воздействия и затем делать выводы относительно влияния внешних воздействий произвольного вида. На этом основании при расчетах обыкновенных САР широко используют метод передаточных функций и частотный метод.

Анализ устойчивости - это одна из основных задач анализа САР. Собственно, решение проблемы устойчивости и послужило началом теории автоматического регулирования.

Анализ динамического режима систем автоматического регулирования позволяет получить очень важные сведения об устойчивости замкнутой системы и ее быстродействии, так как устойчивость определяет ее работоспособность, а быстродействие влияет на динамическую точность и производительность.

При замыкании система, удовлетворяющая всем требованиям установившегося режима, часто оказывается неустойчивой. Неустойчивой система считается в том случае, если при снятии входного управляющего воздействия на выходе ее имеют место незатухающие колебания.

Следует отметить, что устойчивость, быстродействие и коэффициент усиления, являясь основными критериями оценки качества работы системы, находятся между собой в противоречии и между ними приходится искать компромиссное решение.

Математическая модель системы представляет собой дифференциальное уравнение, устанавливающее количественные и логические зависимости между отдельными элементами системы, а также между системой и объектом управления. Разработка математической модели упрощается при использовании "элементарных динамических звеньев", для которых известна дифференциальные уравнения и все необходимые характеристики. Однако наиболее развитые системы имеют математическую модель в виде сложных дифференциальных уравнений высокого порядка, решение которых в общем виде весьма трудоемко.

Одним из наиболее распространенных методов анализа САР является метод преобразования Лапласа-Карлсона. Этот метод основан на том, что заданные и искомые функции времени u (t ) ( ). При этом используется преобразование Лапласа-Карлсона:

 

Использование преобразования Лапласа позволяет такие трудоемкие операции, как дифференцирование и интегрирование функции времени при нулевых начальных условиях, заменить соответственно делением и умножением на оператор р .

В результате, для получения изображения выходной величины достаточно изображение входной величины умножить на передаточную функцию системы:

Y(p)=x(p)W(p)

Метод применим для линейных уравнений с постоянными коэффициентами. Решение дифференциальных уравнений при этом не намного проще обычного, но использование таблиц с большим количеством изображений и оригиналов несколько упрощает анализ. Этот метод не дает представление о критериях качества.

Наиболее просто сведения о критериях качества определяются из кривой переходного процесса, получающейся на выходе системы при подаче на вход ступенчатого воздействия.

Рассмотрим типовую передаточную характеристику. О степени устойчивости здесь судят по величине перерегулирования h быстродействии - по времени переходного процесса tp или по времени Т0. Коэффициент усиления К у можно определить по кривой переходного процесса при подаче на вход системы скачка скорости.

Метод анализа переходного процесса СAP удобен при экспериментальном определении показателей качества. Им удобно пользоваться при исследовании систем на аналоговых вычислительных машинах методом электронного моделирования. Однако построение переходного процесса путем расчетов затруднено.

Наиболее полные сведения о системе регулирования можно получить по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) замкнутой системы. Быстродействие система в этом методе характеризуется резонансной частотой  , полосой пропускания   на уровне 1 или частотой  при затухав сигнала до уровня 0,707. Мерой устойчивости здесь служит показатель колебательности М. Процесс построения этой характеристики тоже является трудным.

Одним из разновидностей частотного метода является метод логарифмических амплитудно - частотных характеристик.

Все методы применимы лишь к линейным или линеаризованным системам. Анализ нелинейных систем очень трудоемок.

Большое распространение получил метод моделирования на ЭВМ. Он имеет широкие возможности, позволяет, учитывать нелинейности, при этом снижается трудоемкость расчетов. Сущность метода моделирования заключается в замене системы или ее частей типовыми блоками, соединенными между собой определенным образом. Электронная модель имеет туже же физическую сущность описывается теми же дифференциальными уравнениями, что и реальная система, отличаясь от нее лишь масштабами и мощностью. Метод моделирования, удобно применять в сочетании с другими методам в качестве подготовительных.

 

Литература

1. «Имитационное моделирование  технологических систем» Юрков  Н.К. Учебное пособие – Пенза: Пенз. политехн. Институт, 1989 г

2. «Комплексная автоматизация процессов  производства РЭА» Юрков Н.К. Учебное  пособие - Пенза: Пенз. политехн. Институт, 1985 г

3. «Управление технологическими  процессами производства радиоэлектронной  аппаратуры» Юрков Н.К. Конспект  лекций - Пенза: Пенз. политехн. Институт, 1986 г

4. «Технология и автоматизация  производства радиоэлектронной  аппаратуры» Учебник для втузов  И.П. Бушминский, А.П. Достанко, О.Ш. Даутов  и др - М.: Радио и связь, 1989 г

5. «Технология радио электронного  аппарата строения» П.И. Буловский, В.М. Миронов – М.: «Энергия», 1971 г