5. Оценка устойчивости по корням характеристического уравнения.

Оценка устойчивости по корням характеристического уравнения

- характеристическое уравнение

Если корни характеристического уравнения являются вещественными, то САУ будет устойчива, если все они будут отрицательными

Если корни комплексные для устойчивости САУ вещественные части корней должны быть отрицательными

САУ будет находиться на границе устойчивости, если корни будут чисто мнимые, либо будет нулевой корень

Более подробно АППЛЕК2,3,4

9. Показатели качества сау и способы их определения.

К оличественные оценки качества, так называемые прямые показатели качества, определяются по кривой переходного процесса.

Рис.4.1. Переходная функция и показатели качества

Используются следующие прямые показатели качества:

1. величинаперерегулирования,

(4.1)

которая характеризует максимальное отклонение регулируемой величины от ее установившегося значения, которое может быть определено в соответствии с теоремой о конечном значении оригинала

2. время переходного процесса или время регулирования t_p – наименьшее значение времени, после которого имеет место неравенство

(4.2)

где  - заданная величина, обычно лежащая в пределах =0.02-0.05;

3) статическая ошибка _сm– величина отклонения установившегося значения регулируемой величины x() от требуемого значенияN

(4.3)

или где E(s) – изображение ошибки;

4) время установления t_y – промежуток времени, по истечении которого регулируемая величина первый раз достигает установившегося значения.

Для определения качества системы могут использоваться и другие показатели, соответствующие решаемой задаче, например, число колебаний регулируемой величины за время регулирования, частота и период колебаний и т.д.

10. Законы регулирования.

ε (t)=U-y(t) μ(t)

Регулирующее возмущение - μ(t)

Оптимальное регулирующее воздействие:

– пропорциональное (П) возмущение

- интегральное (И) возмущение

- дифференциальное (Д) возмущение

Как правило, ограничиваются тремя первыми слагаемыми.

Различают:

· П-закон, И-закон (наиболее распространены)

· ПИ-закон (широкое распространение)

· ПИД-закон

П-регулятор

ε

TP

(t) μ(t)

ТР – типовой линейный регулятор.

ε(t) = U(t)- y(t) - отклонение регулируемой величины от заданного значения.

μ(t) - регулирующее возмущение.

Для П-регулятора - временные частотные характеристики совпадают с П-звеном.

О собенность П-регулятора: регулируемая величина не возвращается к исходному значению.

δ_ст - остаточная неравномерность (статическая ошибка).

Если ε(t)→0 , то и μ(t)→0 и никакого регулирования не будет.

Остаточная неравномерность у П-регуляторов – их недостаток.

Плюсы – быстродействие и простота П-регулятора.

Теория автоматического управления (лекции) п.п. all.doc 37

Если К_pувеличивается, то величина статической ошибки уменьшается, но ухудшается устойчивость.

И-регулятор

Т_и - постоянная интегрирования (настроечный параметр И-регулятора)

Чем больше Δε(t), тем круче пойдет график μ(t), а Т_и- const.

Чем меньше и Т_и , тем больше регулирующее значение.

Если Т_и →∞, то μ(t)→0.

Минусы: действует довольно медленно.

П И-регулятор.

П И

П – пропорциональная составляющая

И – интегральная составляющая

K_p - коэффициент усиления

- коэффициент при И-составляющей

ПИ-регулятор – параллельное соединение П- и И-звеньев.

С труктура регулятора:

ПИД-регулятор.

(Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор)

μ(t) - кривая разгона (не переходная характеристика)

Диф. Составляющую не рекомендуется применять в САУ, которые работают в условиях случайных помех.

II - Технические средства систем контроля и управления

1. Классификация средств измерения давления

Средства измерений давления классифицируют по виду измеряемого давления и принципу действия. По виду измеряемого давления средства измерений подразделяют на: манометры избыточного давления – для измерения избыточного давления; манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитанного от абсолютного нуля; барометры – для измерения атмосферного давления; вакуумметры – для измерения вакуума (разрежения); мановакуумметры – для измерения избыточного давления и вакуума (разрежения). Так же получили распространние-напоромеры – манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа); тягомеры – вакуумметры с верхним пределом измерения не более – 40 кПа; тягонапоромеры – мановакуумметры с диапазоном измерений плюс 20 ÷ минус 20 кПа; вакуумметры остаточного давления – вакуумметры, предназначенные для измерения глубокого вакуума или остаточного давления, т.е. абсолютных давлений мене 200Па; дифференцальные манометры – средства измерений разности давлений. В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия на чувствительный элемент в показания или пропорциональные изменения другой физической величины, средства измерения давления разделяются на жидкостные, деформационные, поршневые, электрические, ионизационные, тепловые.

2. Деформационные средства измерения давления

Различают три основные формы ЧЭ: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны. Трубчатая пружина — упругая криволинейная металличе­ская полая трубка, один из концов которой имеет возможность перемещаться, а другой — жестко закреплен. Трубчатые пружины используются в основном для преобразования измеряемого давления, поданного во внутреннее пространство пружины, в пропорцио­нальное перемещение ее свободного конца. Сильфон — тонкостенная цилиндрическая оболочка с поперечными гофрами рисунок 1.5(д), способная получать значи­тельные перемещения под действием давления или силы. Различают упругие и эластичные (вялые) мембра­ны. Упругая мембрана — гибкая круглая плоская (плоская мембра­на) или гофрированная (гофрированная мембрана) пластина, спо­собная получить прогиб под действием давления рисунок 1.5(е, ж). Статическая характеристика плоских мембран изменяется нели­нейно с увеличением давления, поэтому здесь в качестве рабочего участка используют небольшую часть возможного хода. Гофриро­ванные мембраны могут применяться при больших прогибах, чем плоские, так как имеют значительно меньшую нелинейность харак­теристики. Мембраны изготавливают из различных марок стали, бронзы, томпака, латуни.

3. Принцип действия и технические характеристики измерительных преобразователей Сапфир 22

Предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, в том числе, со взрывоопасными условиями производства и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра – уровня жидкости или уровня границы раздела жидких фаз как нейтральных, так и агрессивных сред-в стандартный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.Преобразователи предназначены для контроля сред, не содержащих компонентов, конденсат паров которых замерзает при температуре окружающего воздуха, возможной в процессе эксплуатации. Принцип действия преобразователей основан на воздействии измеряемого давления (разности давления) на мембраны измерительного блока, что вызывает деформацию упругого чувствительного элемента и изменение сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя. Это изменение преобразуется в электрический сигнал, который передается от тензопреобразователя из измерительного блока в  электронный  преобразователь, и далее в виде стандартного токового унифицированного сигнала. Их недостатки: некоторая сложность изготовления; смещение нуля выходного сигнала, а иногда и изменение характеристики во времени; влияние температуры на показания вследствие большого коэффициента объемного расширения кремнийорганической жидкости, хотя тензорезисторный преобразователь и содержит элементы для температурной компенсации. Технические характеристики: Диапазон измерения-до 10 м; предельно допускаемое рабочее давление избыточное давление- 2,5;4,0;6,3;16,0;20,0 МПа; погрешность измерений ±0,5%,± 1,0%;Имеют исполнение искробезопасное, взывонепроницаемое. Напряжение питания – 36,24 Вольт. Выходной сигнал: 0-5;0-20;4-20 мА.

4. Классификация средств измерения уровня.

Классификация уровнемеров:

1. Визуальные средства измерения уровня (мерные ли­нейки, рейки, рейки рулетки с лотами (цилиндрическими стержнями) и уровнемерные стекла)

2. Поплавковые средства измерений уровня; (узкого и широкого диапазонов. уровнемеры узкого диапазона-устройства, содержащие шарообразный поплавок диаметром 80 - 100 мм, из нержавеющей стали, бывают фланцевые и камерные;уровнемеры широкого -поплавок , связанный с противовесом гибким тросом. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале значения уровня жидкости в резервуаре.)

3. Байковые средства измерения уровня (Чувствительным элемен­том является цилиндрических буек, из материала с плотностью, большей жидкости. Бу­ек находится в вертикальном положении и частично погружен в жидкость. При изменении уровня жидкости в аппарате масса буйка в жидкости изменяется пропорционально изменению уровня.)

4. Гидростатические средства измерений уровня (Измерение уровня гидростатическими уровнемерами сводится к из­мерению гидростатического давления Р, создаваемого столбом h жидкости постоянной плотности р, согласно равенству P=ρgh)

5. Электрические средства измерений уровня; (По виду чувствительного элемента подразделяют на емкостные и кондуктометрические.)

6. Акустические средства измерений уровня. (широкое распространение получил принцип локации)

По диапазону измерения различают уровнемеры широкого и узкого диапазонов.