- •Технические средства автоматизации
- •Технические средства автоматизации
- •Содержание
- •Введение
- •В.1. Роль и место курса “Технические средства автоматизации” в учебном процессе
- •В.2. Основные направления развития технических средств автоматизации
- •1. Технические средства автоматизации
- •1.1 Основные принципы построения тса
- •1.2 Классификация приборов и устройств тса
- •1.3 Стандартизация сигналов гсп
- •1.4 Агрегатные комплексы гсп.
- •1.5 Структура систем управления
- •2. Электрические и электронные средства автоматизации
- •2.1. Датчики и измерительные преобразователи для измерения температуры
- •2.1.1 Термоэлектрические преобразователи (Термопары)
- •2.1.2 Термопреобразователи сопротивлений
- •2.1.3. Измерительные (нормирующие) преобразователи
- •2.1.4. Датчики-реле температуры
- •2.2. Датчики перемещения
- •2.2.1. Реостатные датчики
- •2.2.2. Тензодатчики
- •2.2.3 Электромагнитные датчики
- •2.2.4 Емкостные датчики
- •2.2.5 Фотодатчики линейных и угловых перемещений
- •2.2.6. Магнитомодуляционные преобразователи
- •2.3. Приборы для измерения давления
- •2.4. Приборы для измерения и контроля расхода
- •2.5. Приборы для измерения состава веществ
- •2.6. Приборы для измерения и контроля массы
- •2.7. Приборы для измерения и контроля уровня
- •2.8. Электрические датчики-реле
- •3. Электрические исполнительные механизмы
- •3.1. Электромагнитные исполнительные механизмы
- •3.2. Электродвигательные исполнительные механизмы
- •3.3. Пусковые устройства
- •3.4. Вспомогательные устройства
- •3.5. Характеристики исполнительного механизма постоянной скорости
- •4. Регуляторы
- •4.1. Регуляторы прямого действия
- •4.2. Двухпозиционные регуляторы
- •4.2.1. Процесс регулирования в системе с двухпозиционным регулятором
- •4.2.2. Характеристики систем с двухпозиционными регуляторами для различных типов объектов
- •4.3 Аналоговые регуляторы
- •4.3.1 Аналоговый пропорциональный регулятор
- •4.3.2. Аналоговый интегральный регулятор
- •4.3.4. Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор
- •4.4. Аппаратная реализация функциональных узлов регуляторов
- •4.4.1. Магнитные усилители
- •4.4.2. Модуляторы, усилители, демодуляторы
- •4.4.3. Дифференциаторы и интеграторы
- •4.5. Регуляторы с исполнительным механизмом постоянной скорости
- •4.5.1. Пропорциональный регулятор
- •4.5.2. Пропорционально-интегральный регулятор
- •4.5.3. Формирование импульсного пид_закона регулирования
- •4.6. Агрегатные комплексы средств автоматизации
- •4.6.1. Функциональный состав агрегатных комплексов
- •4.6.2. Особенности реализации функциональных элементов в ак “Каскад-2”
- •4.6.3. Регулятор р-17
- •4.6.4. Регулятор р-27
- •4.7. Цифровые системы управления и регулирования
- •4.7.1. Принципы организации эвм
- •4.7.2. Цикл выполнения команд в эвм
- •4.7.3. Общие принципы организации ввода-вывода
- •4.7.4. Программный режим ввода-вывода
- •4.7.5. Обмен информацией в режиме прерывания программы
- •4.7.6. Прямой доступ к памяти
- •4.7.7. Подключение внешних устройств
- •5. Запорная и регулирующая арматура
- •П осле изучения главы необходимо знать
- •5. Запорная и регулирующая арматура
- •6. Гидравлические и пневматические средства автоматизации
- •6.1 Рабочие жидкости и газы
- •6.2 Элементы пневматических и гидравлических систем
- •6.2.1 Гидравлические и пневматические сопротивления
- •6.2.3 Гидравлические и пневматические емкости
- •6.2.4 Гидро(пневмо)механические преобразователи
- •6.2.5 Механогидравлические преобразователи
- •6.3. Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы
- •6.4 Механогидравлические и механопневматические усилители
- •6.5. Гидравлические и пневматические корректирующие устройства
- •6.6. Электромеханические преобразователи
- •6.7. Примеры реализации пневморегуляторов.
- •Заключение
- •Список использованных источников
4.3 Аналоговые регуляторы
. При условии , .
Отсюда можно сделать вывод, что при достаточно большом коэффициенте передачи в прямой цепи звено обратной связи практически полностью определяет передаточную функцию соединения звеньев, охваченных отрицательной обратной связью. Это свойство широко используется при построении регуляторов с различными характеристиками.
4.3.1 Аналоговый пропорциональный регулятор
Простейшим пропорциональным регулятором (П-регулятором) является пропорциональное звено (усилитель), описываемое уравнением и имеющее передаточную функцию W(p)=K.
Д ействительно, в этом случае для передаточной функции регулятора можно записать W(P)= . Передаточная функция такой цепи равна произведению передаточной функции пропорционального звена и балластного апериодического звена, представляющего собой инерционное звено первого порядка. Для уменьшения влияния балластного звена необходимо увеличивать коэффициент передачи усилительного звена К. Коэффициент передачи определяется усилением в цепи обратной связи. Параметром настройки регулятора является коэффициент усиления звена обратной связи. Его изменение приводит к изменению коэффициента передачи регулятора и к изменению постоянной балластного звена . При увеличении Кос уменьшается коэффициент передачи регулятора и уменьшается постоянная времени балластного звена и наоборот. Балластное звено демпфирует кратковременные отклонения регулируемой величины, как показано на рисунке 4.10 переходной функции регулятора.
Например: при напряжении питания датчика 20в и полном угле поворота 1рад. получим Кос=20в/рад., Кр=0.005рад/в. Если и К=10, то и .
4.3.2. Аналоговый интегральный регулятор
При интегральном законе (И-законе) регулирования , где - отклонение регулируемой величины от заданной, - регулирующее воздействие. При постоянном отклонении . Если , то . На практике И-закон не используется, т.к. в системе при его применении получается большое запаздывание. Он используется в сочетании с П-законом.
4.3.3. Аналоговый пропорционально-интегральный регулятор
Идеальный ПИ-регулятор описывается уравнением
, где К-коэффициент передачи регулятора, -постоянная времени интегрирования, - постоянная времени изодрома. При ступенчатом воздействии выходной сигнал равен . При t= . Таким образом, - время за которое выходной сигнал достигнет значения равного удвоенного значения "П"-составляющей.
Параметры настройки такого регулятора независимы.
Возможно построение системы и с зависимыми настройками. В этом случае передаточная функция будет иметь вид . Структура такого регулятора представлена на рисунке 4.12. Постоянная времени интегрирующего звена равна времени изодрома.
В реальных условиях ПИ-регулятор часто нагружают на исполнительный механизм, представляющий собой интегрирующее звено. В этом случае ИМ необходимо охватить отрицательной обратной связью для получения эквивалентного апериодического звена, как показано на рисунке 4.13. Тогда передаточная функция регулятора равна . Из полученной передаточной функции видно, что при реализации ПИ-закона в системе появляется балластное звено. Таким образом, реальный ПИ-регулятор отличается от идеального тем, что в функции передачи появляется усилительное звено и апериодическое балластное звено с п остоянной времени . Переходная функция реального регулятора с балластным звеном в этом случае имеют вид, представленный на рисунке 4.14. На практике для синтеза ПИ-регулятора используются и другие схемы, например, представленные на рисунках 4.15, 4.16.
Передаточные функции этих регуляторов равны соотвествено:
Передаточные функции балластных звеньев определяются из структуры регулятора.