(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