конспект за второй семестр 4-го курса, преподаватель Ляхова (03А_Модули)

Посмотреть архив целиком


Структура автоматических модулей



Автоматизированные модули включают значительное количество регуляторов: температуры, позиционирования, включения исполнительных устройств и т.п..

Если имеется полная информация о переходной характеристике объекта и подобран регулятор, адекватно реализующий выход У, то возможно жесткое формирование управляющего воздействия.


Х Регулятор U Объект управления У


Рис. Система жесткого управления.


Примером жесткого управления служат станки с ЧПУ (трудно организовать геометрический контроль в процессе механической обработки), печи для вжигания паст с временным управлением температурой. В качестве исполнительного устройства часто используются шаговые двигатели, приводы с принудительным остановом.

Если нет полной информации, много воздействующих факторов (особенно случайных), т.е. меняется обстановка, или регулятор становится слишком сложным, то целесообразно ввести обратную связь, т.е. гибкое управление.


Х

О Исполнительное Объект управления

устройство

U У


Преобра - ВУ Датчик

Регулятор зователь


Рис. Схема регулятора с ветвью обратной связи управления.О – устройство сравнения.


Обратная связь может быть постоянной или временной (изодромной ). Изодромная связь действует лишь в течение переходного процесса, способствуя повышению качества регулирования.

Обратная связь может быть отрицательной или положительной. Отрицательная связь вызывает нейтрализацию отклонения выходного параметра. Положительная связь способствует переводу выходного параметра в другое равновесное положение.

Выходной параметр объекта У фиксируется датчиком, показания которого анализируются вычислительным устройством (ВУ). Результаты работы ВУ с помощью регулятора передаются на исполнительное устройство. Обратная связь лежит в основе следящего привода: полученная информация сравнивается с заданной в программе. Если есть рассогласование, то формируется сигнал на исполнительное устройство (привод, нагреватель).

Вычислительные устройства регулятора могут быть аналоговыми и цифровыми. Аналоговые ВУ: от плеч рычага до дифференциального усилителя. Цифровые ВУ: процессорные (программируемые логические контроллеры, микроЭВМ) и аппаратные электронные устройства.

Датчики и преобразователи изменяют и масштабируют входной и выходной сигналы.

На выходе регулятора формируется управляющий сигнал, который будучи сравненным с входным сигналом Х, реализует воздействие на исполнительное устройство. Последнее изменяет выходной сигнал У.


Рис. Гибкий регулятор с ВУ – ПЛК.


Вид сигнала, формируемого ВУ, зависит от вида привода. При шаговом приводе используется оценочная функция - момент выдачи кванта перемещения (const) зависит от скорости изменения координаты (var). При следящем приводе используется цифровое интегрирование - определяется приращение координаты (var) за квант времени (const). Задача преобразователя в пределах регулятора адаптировать решение ВУ входным сигналам управления ИУ (включение/выключение, модулирование, усиление).


Вид сигнала

Вид привода

Δx (изменение функционального параметра)

Время Δt, скорость S

Оценочная функция

Шаговый

Const

Var

Цифровое интегрирование

Следящий

Var

Const

t считывания)


В зависимости от типа регулирования регулятор может

1 - Формировать управляющее воздействие при достижении параметром заданного значения - управление предельного контроля (наполнение резервуара до определенного уровня).


Датчик- программоноситель Выключатель ИУ


Программоноситель: щель замыкающего элемента, соотношение и абсолютная длина плеч рычага.

Рис. Схема термовыключателя.



  1. - Поддерживать параметр на заданном уровне - стабилизирующее управление (температурой, давлением, концентрацией).


Выключатель ИУ




Датчик 1 Датчик 2



3 - Изменять параметр по заранее заданной программе - программное управление

( станки с ЧПУ, химическое травление и нанесение покрытий, фотолитография).



Программозадатчик Преобразователь ИУ



Программное управление подразделяется на

- цикловое (формируется последовательность действий исполнительного устройства),

- позиционное (задаются точки позиционирования без контроля траектории движения между ними) - дискретная автоматика (позиционирование инструмента),

- контурное (задается траектория с установленным распределением во времени значений скоростей, управление осуществляется непрерывно, благодаря чему одномоментное линейное перемещение позволяет формировать криволинейные поверхности).


4 - Изменять параметр или структуру управления при изменении условий функционирования, в том числе при неизвестной модели ТП, - адаптивное, следящее (изменение скорости резания по данным датчиков момента и мощности привода, вибраций, температуры).


Программозадатчик Сравнивающее устр-во Преобразователь ИУ



Датчик


Адаптивное управление предусматривает дополнительную обработку информации. В случае известного алгоритма в задачи оптимизатора входят: обработка результатов измерение, их запоминание, сравнение, выбор оптимального варианта, формирование эталонного значения для регулятора.




Датчик 1 Датчик 2 Датчик 3



Оптимизатор Сравнивающее устр-во Преобразователь ИУ


5 - Самостоятельно формировать программу действий после 1-ого прогона - самонастривающееся управление (изготовление деталей по шаблону с масштабированием по времени и координатам).


Устройство приема Программатор Преобразователь ИУ

информации

























6 - Реализовать самообучающееся управление возможно в интеллектуальных системах, принимающих сложные логические решения и редактирующие программы. Оптимальное многокритериальное управление предусматривает экстремальное значение функционала (показателя) качества (целевой функции).

Для более сложных случаев необходима интеллектуальная (экспертная) система, которая в результате выработки решения помещает его в свою базу знаний (элемент самообучения). После анализа многочисленных параметров оптимизатор может принимать решение по изменению весовых коэффициентов параметров, а также целевой функции.


Вид регулятора

Датчики

ВУ

Преобразователь

Предельного контроля

-уровня

-положения

устанавливает предел

вкл.\выкл. ИУ

Стабилизи-рующее

Параметра а

устанавливает

а а

вкл.\выкл. ИУ

Программное

конца цикла (таймер, конц. выкл., четчик)

алгоритм (определяет следующий шаг)

формирует управляющее воздействие

Адаптивное, следящее

многих параметров

рассчитывает воздействие по заданному алгоритму

— “ —

Самообучаю-щееся

-времени

-положения

-инструмента

записывает

масштабирует

воспроизводит

-- “ --

Самонастраивающееся

многих параметров

рассчитывает оптимальное воздействие

— “ —

( * Функции отдельных элементов регулятора могут быть объединены в одном устройстве (операционный усилитель: ВУ + преобразователь) или распределены по нескольким устройствам (несколько типов датчиков - преобразователей).







Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.