Elementos de sistemas automáticos.

Cualquier sistema automático consta de elementos estructurales separados, interconectados y que realizan ciertas funciones, que generalmente se denominan elementos o medios de automatización... Desde el punto de vista de las tareas funcionales realizadas por los elementos en el sistema, se pueden dividir en percibir , ajuste, comparación, transformación, ejecutivo y correctivo.

Los elementos sensores o transductores primarios (sensores) miden las cantidades controladas de procesos tecnológicos y los convierten de una forma física a otra (por ejemplo, termómetro termoeléctrico convierte la diferencia de temperatura en termoEMF).

Los elementos de ajuste de la automatización (elementos de ajuste) sirven para ajustar el valor requerido de la variable controlada Xo. Su valor real debe coincidir con este valor. Ejemplos de actuadores: actuadores mecánicos, actuadores eléctricos como resistencias de resistencia variable, inductores variables e interruptores.

Los comparadores para automatización comparan el valor preestablecido del valor controlado X0 con el valor real X. La señal de error recibida en la salida del comparador ΔX = Xo — X se transmite a través del amplificador o directamente al variador.

Los elementos transformadores realizan la conversión y amplificación de señal necesaria en amplificadores magnéticos, electrónicos, de semiconductores y otros cuando la potencia de la señal es insuficiente para su uso posterior.

Los elementos ejecutivos crean acciones de control en el objeto de control. Cambian la cantidad de energía o materia suministrada o extraída del objeto controlado para que el valor controlado corresponda a un valor dado.

Los elementos correctivos sirven para mejorar la calidad del proceso de gestión.

Además de los elementos principales en los sistemas automáticos, también hay filiales, que incluyen dispositivos de conmutación y elementos de protección, resistencias, condensadores y equipos de señalización.

Todo elementos de automatización independientemente de su finalidad, tienen un determinado conjunto de características y parámetros que determinan sus características operativas y tecnológicas.

La principal de las características principales es una característica estática de un elemento... Representa la dependencia del valor de salida Хвх de la entrada Хвх en modo estacionario, es decir. Xsalida = f(Xentrada). Dependiendo de la influencia del signo de la cantidad de entrada, características estáticas irreversibles (cuando el signo de la cantidad de salida permanece constante en todo el rango de variación) y reversibles (cuando un cambio en el signo de la cantidad de entrada conduce a un cambio en la signo de la cantidad de salida) se distinguen.

Una característica dinámica se utiliza para evaluar el rendimiento de un elemento en un modo dinámico, es decir, con cambios rápidos en el valor de entrada. Se establece por la respuesta transitoria, función de transferencia, respuesta de frecuencia. La respuesta transitoria es la dependencia del valor de salida Xout del tiempo τ: Xvx = f (τ) — con un cambio similar a un salto de la señal de entrada Xvx.

Se puede determinar un factor de transmisión a partir de las características estáticas del elemento. Hay tres tipos de factores de transmisión: estáticos, dinámicos (diferenciales) y relativos.

La ganancia estática Kst es la relación entre el valor de salida Xout y la entrada Xin, es decir, Kst = Xout / Xvx. El factor de transferencia a veces se denomina factor de conversión. En relación con elementos estructurales específicos, la relación de transmisión estática también se denomina ganancia (en amplificadores), relación de reducción (en cajas de cambios), factor de transformación (en transformadores) etc.

Para elementos con una característica no lineal, se utiliza un coeficiente de transferencia dinámico (diferencial) Kd, es decir, Kd = ΔХвх /ΔXvx.

El coeficiente de transmisión relativo Cat es igual a la relación del cambio relativo en el valor de salida del elemento ΔXout / Xout.n al cambio relativo de la cantidad de entrada ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXsalida / Xsalida.n) /ΔXvx / Xvx.n,

donde Xvih.n y Xvx.n — valores nominales de las cantidades de salida y entrada. Este coeficiente es un valor adimensional y es conveniente cuando se comparan elementos que son diferentes en diseño y principio de funcionamiento.

Umbral de sensibilidad: el valor más pequeño de la cantidad de entrada en el que hay un cambio notable en la cantidad de salida.Se produce por la presencia de elementos de fricción en estructuras sin lubricantes, holguras y holguras en las juntas.

Un rasgo característico de los sistemas cerrados automáticos, donde se utiliza el principio de control por desviación, es la presencia de retroalimentación. Veamos el principio de retroalimentación usando el ejemplo de un sistema de control de temperatura para un horno de calentamiento eléctrico. Para mantener la temperatura dentro de los límites especificados, la acción de control que ingresa a la instalación, es decir. el voltaje suministrado a los elementos calefactores se forma teniendo en cuenta el valor de la temperatura.

Usando un transductor de temperatura primario, la salida del sistema se conecta a su entrada. Tal enlace, es decir, un canal a través del cual la información se transmite en la dirección opuesta en comparación con la acción de control, se denomina enlace de retroalimentación.

La retroalimentación puede ser positiva y negativa, rígida y flexible, básica y adicional.

Se invoca una relación de retroalimentación positiva cuando los signos de la retroalimentación y la influencia del referente coinciden. De lo contrario, la retroalimentación se llama negativa.

Circuitos de retroalimentación flexibles: a, b, c — diferenciación, d y e — integración
Esquema del sistema de control automático más simple: 1 — objeto de control, 2 — enlace de retroalimentación principal, 3 — elemento de comparación, 4 — amplificador, 5 — actuador, 6 — elemento de retroalimentación, 7 — elemento de corrección.

Si la acción transmitida depende solo del valor del parámetro controlado, es decir, no depende del tiempo, entonces dicha conexión se considera rígida. La retroalimentación dura opera tanto en estado estable como transitorio.Un loopback flexible se refiere a un enlace que opera solo en modo transitorio. La retroalimentación flexible se caracteriza por la transmisión a lo largo de ella a la entrada de la primera o segunda derivada del cambio en la variable controlada a lo largo del tiempo. En la retroalimentación flexible, la señal de salida existe solo cuando la variable controlada cambia con el tiempo.

La retroalimentación básica conecta la salida del sistema de control con su entrada, es decir, conecta el valor controlado con el principal. El resto de las revisiones se consideran complementarias o locales. La retroalimentación adicional transmite una señal de acción desde la salida de cada enlace del sistema a la entrada de cada enlace anterior. Se utilizan para mejorar las propiedades y características de elementos individuales.