1.3 Приклади сак
З прикладами систем автоматичного керування ми зустрічаємось на кожному кроці і в побуті, і на виробництві, і в живій природі. Практично ніяка більш-менш складна технічна система не може обійтися без систем автоматичного керування. Приклади таких систем показано на рис 1.3 – 1.5 Розглянемо деякі з них.
Візьмемо побутову техніку. Холодильник, електричний утюг, радіоприймач, магнітофон, телевізор. Вся ця та інша техніка має у своєму складі або сама повністю є системою автоматичного керування.
Більш серйозна техніка – регулятор швидкості паровоза, генератор електростанції із системою регулювання частоти струму та напруги, зенітна ракета, місяцехід, система орієнтації супутника, атомний реактор та багато інших також є системи автоматичного керування.
Системи живої природи – система забезпечення постійного хімічного складу лімфи, регулювання кровообігу, система регулювання розміру зіниці ока та ін. – це також системами автоматичного керування.
Розглянемо приклади систем керування відповідно до наведеної загальної схеми.
Електричний утюг. Алгоритм функціонування САК утюга – це підтримання постійної високої температури поверхні. Утюг має пристрій керування, який забезпечує постійний нагрів. Об’єкт керування – нагрівач разом з корпусом. Вхідна величина – положення ручки регулятора, вихідна – температура поверхні, збурюючі величини – тканина, яка охолоджує утюг, зовнішнє середовище.
Радіоприймач. Кожен радіоприймач має систему автоматичного регулювання підсиленням (АРУ). Радіохвилі, які приходять до антени, через ефірні перешкоди змінюються за величиною. Якщо в приймачі після детектування підсилити ці хвилі, то рівень звуку з часом буде змінюватись. Слухати такий приймач не досить приємно. Система АРУ забезпечує постійний рівень звуку в динаміку. Отже алгоритм функціонування АРУ є підтримання постійного рівня звуку в динаміку. Розгляньте самостійно, які величини тут є задаючою, вихідною та збурюючою діями.
Магнітофон – містить систему автоматичного підтримання постійної швидкості переміщення магнітної стрічки. Алгоритм функціонування САК механікою магнітофона є підтримання постійної швидкості обертання тонвала.
Телевізор – містить ряд систем автоматичного регулювання як от система підтримання постійної яскравості екрану, постійної сили звуку, система автоматичної настройки на частоту радіостанції та ін.
Холодильник (див. рис. 1.3) забезпечує постійну температуру продуктів. Алгоритмом його функціонування є підтримання постійної низької температури в корпусі. В ньому є блок керування та холодильний агрегат (термостат), яким забезпечується постійна температура в корпусі холодильника. Задаючою (вхідною) величиною є температура, встановлена положенням ручки регулятора, а вихідною величиною – температура продуктів у холодильнику. Під час роботи холодильника двигун прокачує теплоносій. Розширяючись у камері термостата, теплоносій охолоджує її. Регулювання температури здійснюється за допомогою сифона, який перекриває клапан і не дає, щоб теплоносій розширювався в камері термостата. Керуюча дія – це перекривання клапана камери термостата. Збуруюча дія – це вплив навколишнього середовища, відкривання дверей і закладання теплих продуктів тощо.
Алгоритмом функціонування ядерного реактора є підтримання постійного потоку нейтронів Система автоматичного регулювання потоку нейтронів у ядерному реакторі (див. рис. 1.4) керує ходом термоядерної реакції. В разі збільшення потоку нейтронів у реактор опускаються стержні сповільнювача реакції, які поглинають надлишкові нейтрони, чим хід реакції сповільнюється.
Автоматичне регулювання випуску продукції на підприємстві (див. рис. 1.5) здійснюється завдяки поверненню в цикл виробництва фінансових ресурсів від реалізації продукції. Алгоритмом функціонування підприємства є отримання прибутку на певному рівні.
Приклади регуляторів цих систем показано на рис. 1.2 – 1.5.
Рис. 1.3– Регулятор температури в холодильнику.
Рис. 1.4 – Система автоматичного регулювання потоку нейтронів у ядерному реакторі.
Рис. 1.5 – Система регулювання виробництва продукції на фабриці.
Контрольні запитання перевірки засвоєння навчального матеріалу
Які системи відносять до систем автоматичного керування?
Яка роль керування в сучасному світі?
Які перші регулятори, створені людиною, ви знаєте?
Що таке алгоритм?
Наведіть приклади алгоритмів.
Що таке алгоритм функціонування?
Чи можна здійснити регулювання роботи сучасних технічних пристроїв без автоматичного керування? Наведіть приклади.
У чому різниця між регуляторами прямої і непрямої дії?
Яку величину називають збурюючої, в чому особливість її дії?
Розгляньте різноманітні схеми систем керування, подумайте, у яких випадках можна обійтись без автоматичного керування?
Чи існують системи автоматичного регулювання в живій природі? Наведіть приклади.
Чи існують системи регулювання в суспільстві? Наведіть приклади
Поясніть, як працює зіниця ока.
Який регулятор з наведених на рисунках ви вважаєте найбільш складним?
За допомогою якого пристрою можна змінювати значення температури в холодильнику, показаному на рис. 1.2?
Розгляньте побутові пристрої, які знаходяться у вас в квартирі. Які з них ви можете віднести до систем, що мають автоматичне керування чи регулювання?
Чи є с домашньому телевізорі системи автоматичного керування? Що вони виконують?
Чи є в автомобілі системи автоматичного керування? Які це системи?
Назвіть хоча б короткий перелік пристроїв, які можуть входити в склад систем автоматичного керування?
Яку роль відіграє автоматичне керування в сучасній техніці, в суспільстві. в живих організмах.
Наведіть приклади систем автоматичного керування у живій природі.