自動システムの要素

自動システムは、相互に接続され、特定の機能を実行する個別の構造要素で構成されており、これらは通常、要素または自動化手段と呼ばれます。システム内の要素によって実行される機能タスクの観点から、それらは次のように分類できます。 、設定、比較、変換、実行、修正。

センサー要素または一次トランスデューサー (センサー) は、技術プロセスの制御された量を測定し、それらをある物理的形式から別の物理的形式に変換します (たとえば、 熱電温度計 温度差を熱起電力に変換します)。

オートメーションの設定要素 (設定要素) は、制御変数 Xo の必要な値を設定する役割を果たします。実際の値はこの値と一致する必要があります。アクチュエータの例: 機械式アクチュエータ、可変抵抗器、可変インダクタ、スイッチなどの電気式アクチュエータ。

自動化用のコンパレータは、制御値 X0 のプリセット値と実際の値 X を比較します。コンパレータの出力で受信した誤差信号 ΔX = Xo — X は、アンプを介して、またはドライブに直接送信されます。

変換素子は、信号電力がそれ以上使用するには不十分な場合に、磁気、電子、半導体、その他の増幅器で必要な信号の変換と増幅を実行します。

実行要素は、コントロール オブジェクト上でコントロール アクションを作成します。それらは、制御値が所定の値に対応するように、制御対象に供給される、または制御対象から除去されるエネルギーまたは物質の量を変更します。

修正要素は、管理プロセスの品質を向上させるのに役立ちます。

自動システムの主要な要素に加えて、スイッチング デバイスや保護要素、抵抗器、コンデンサ、信号装置などの子会社もあります。

すべての 自動化要素 目的に関係なく、それらには、その動作および技術的特性を決定する特定の一連の特性とパラメータがあります。

主な特性のうちの主なものは、要素の静的特性です。これは、定常モードでの入力 Хвх に対する出力値 Хвх の依存性を表します。 Xout = f(Xin)。入力量の符号の影響に応じて、不可逆的な静特性（出力量の符号が変動範囲全体で一定である場合）と可逆的な静特性（入力量の符号の変化により出力量の符号が変化する場合）があります。出力量の符号）が区別されます。

動的特性は、動的モードでの要素のパフォーマンスを評価するために使用されます。入力値が急激に変化する場合。過渡応答、伝達関数、周波数応答によって設定されます。過渡応答は、出力値 Xout の時間 τ への依存性です: Xvx = f (τ) — 入力信号 Xvx のジャンプ状の変化を伴います。

透過率は素子の静特性から求めることができます。伝達係数には、静的、動的 (差動)、および相対の 3 つのタイプがあります。

静的ゲイン Kst は、入力 Xin に対する出力値 Xout の比、つまり Kst = Xout / Xvx です。伝達係数は、変換係数と呼ばれることもあります。特定の構造要素に関連して、静的伝達比はゲイン (アンプの場合)、減速比 (ギアボックスの場合)、 変換係数 (変圧器内) 等

非線形特性を持つ要素の場合、動的 (微分) 伝達係数 Kd、つまり Kd = ΔХвх /ΔXvx が使用されます。

相対伝達係数 Cat は、入力量の相対変化 ΔXx / Xx.n に対する要素の出力値の相対変化 ΔXout / Xout.n の比に等しく、

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n、

ここで、Xvih.n および Xvx.n — 出力量と入力量の公称値。この係数は無次元の値であり、設計や動作原理が異なる要素を比較する場合に便利です。

感度しきい値 — 出力量に顕著な変化が生じる入力量の最小値。これは、潤滑剤のない構造内に摩擦要素が存在すること、接合部に隙間やガタがあることが原因で発生します。

偏差による制御原理が使用される自動閉鎖システムの特徴は、フィードバックの存在です。電気加熱炉の温度制御システムを例に、フィードバックの原理を見てみましょう。温度を指定された制限内に維持するために、施設に入る制御アクションが必要になります。発熱体に供給される電圧は、温度値を考慮して形成されます。

一次温度トランスデューサを使用して、システムの出力がその入力に接続されます。このようなリンク、つまり制御動作とは逆方向に情報が送信されるチャネルは、フィードバック リンクと呼ばれます。

フィードバックには、ポジティブなものとネガティブなもの、厳格なものと柔軟なもの、基本的なものと追加的なものがあります。

フィードバックと指示対象の影響の兆候が一致すると、正のフィードバック関係が呼び出されます。それ以外の場合、フィードバックはネガティブと呼ばれます。

柔軟なフィードバック回路: a、b、c - 微分、d、e - 積分
最も単純な自動制御システムのスキーム: 1 — 制御オブジェクト、2 — メインフィードバックリンク、3 — 比較要素、4 — アンプ、5 — アクチュエーター、6 — フィードバック要素、7 — 補正要素。

送信されたアクションが制御パラメータの値のみに依存する場合、つまり時間に依存しない場合、そのような接続は厳格であると見なされます。ハード フィードバックは定常状態と過渡状態の両方で動作します。フレキシブル ループバックは、一時モードでのみ動作するリンクを指します。柔軟なフィードバックは、時間の経過に伴う制御変数の変化の一次導関数または二次導関数の入力への伝達によって特徴付けられます。柔軟なフィードバックでは、制御変数が時間の経過とともに変化する場合にのみ出力信号が存在します。

基本的なフィードバックは、制御システムの出力をその入力に接続します。つまり、制御値を主な値に接続します。残りのレビューは補足的またはローカルなものとみなされます。追加のフィードバックにより、システム内の各リンクの出力から前の各リンクの入力にアクション信号が送信されます。これらは、個々の要素の特性と特性を改善するために使用されます。