(Automatyka przemysłowa)
Transkrypt
(Automatyka przemysłowa)
1 Właściwości czasowe elementów automatycznej regulacji Wprowadzenie Niniejszy nawiązuje do artykułu UAR, opublikowanego na stronie internetowej naszej szkoły i ma na celu przedstawienie kolejnych informacji i właściwości układów automatycznej regulacji, stosowanych w przemyśle. W układach automatyki można wyróżnić elementy (człony) składowe realizujące określone operacje matematyczne na sygnałach. Te elementy dają się symbolicznie przedstawić w postaci bloku z wyróżnionymi wejściami i wyjściami. ● Wejście = droga, którą sygnał otoczenie oddziaływuje na element lub obiekt ● Wyjście = droga, którą element oddziaływuje na otoczenie Sygnał = przebieg wartości fizycznej w czasie np. przebieg ciśnienia, temperatury, objętości lub napięcia Sygnał oddziałujący na element nazywa się wymuszeniem, a sygnał wyjściowy odpowiedzią elementu. Przebieg sygnału wymuszającego w funkcji czasu i przebieg sygnału odpowiedzi w funkcji czasu, nazywamy charakterystyką czasową, lub charakterystyką dynamiczną, danego członu w układzie automatycznej regulacji. Rys. 8.Symbol graficzny członu układu automatycznej regulacji oraz przykładowy przebieg czasowy sygnału wymuszenia i odpowiedzi. O właściwościach elementu automatyki można powiedzieć , że na podstawie jego charakterystyki dynamicznej, która wiąże zmiany wartości sygnałów wejściowego i wyjściowego w funkcji czasu. Podstawowe elementy (człony) układów automatyki Ze względu na charakter reakcji na sygnał wejściowy, elementy stosowane w automatyce dzielimy na: ● proporcjonalne (P) ● różniczkujące (D) ● całkujące (I) Elementy automatyki proporcjonalne Funkcja przetwarzania idealnego elementu proporcjonalnego jest dana zależnością: y t K·x t K nazywa się współczynnikiem wzmocnienia i może przyjmować wartości zarówno dodatnie jak i ujemne. Rys. 9. przedstawia przebiegi odpowiedzi elementu proporcjonalnego na funkcję skokową. Rys. 9. Odpowiedź członu proporcjonalnego idealnego i rzeczywistego na wymuszenie, w postaci impulsu jednostkowego. 2 Przykłady elementów automatyki proporcjonalnych: dźwignia mechaniczna, przekładnia zębata, wzmacniacz elektroniczny 1) Dźwignia mechaniczna Przesunięcia końców belki dźwigni Δx i Δy są wzajemnie proporcjonalne. Δy · Δx 2. Przekładnia zębata Zmiany prędkości obrotowych kół zębatych Δn1 i Δn2 są wzajemnie proporcjonalne: Δn · Δn · Δn 3. Rezystancyjny dzielnik napięcia Napięcia U1 i U2 są wzajemnie proporcjonalne: U ·U 4. Wzmacniacz elektroniczny Niektóre układy elementów automatyki proporcjonalnych z wzmacniaczami operacyjnymi przedstawia poniższy rysunek. Ponieważ wzmacniacze operacyjne mają ograniczone pasmo częstotliwości przenoszenia, dlatego odpowiedzi skokowe tych układów są tylko w przybliżeniu funkcjami skokowymi. 5. Regulator proporcjonalny Poniższy rysunek przedstawia przykład regulatora proporcjonalnego wykorzystywanego do utrzymywania stałej wartości poziomu cieczy w zbiorniku. 3 Woda do zbiornika jest doprowadzona przez zawór dwugrzybkowy sterowany przy pomocy pływaka. Wzmocnienie tego regulatora uzależnione jest od wymiarów a i b belki oraz charakterystyki zaworu. Działanie proporcjonalne regulatora polega na unoszeniu grzybka zaworu proporcjonalnie do uchybu poziomu cieczy. Na przykład, jeżeli poziom spada o 5 cm, grzybek unosi się o 2 mm, jeżeli spada o 10 cm, to grzybek podnosi się o 4 mm. Literatura: 1) Tadeusz Mikulczyński, Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 1998 2) Michał Chędowski, Elementy układu automatycznej regulacji, Politechnika Rzeszowska 2001 3) Pomiary, sterowanie i i automatyka, Politechnika Poznańska 2002 Opracowała: Jadwiga Balicka