Дәріс 1. Негізгі терминдер мен анықтамалар. АРЖ жіктелінуі. Автоматты жүйе элементтерінің жіктелінуі. Негізгі мағлұмат

Заманауи химико-технологиялық үрдістерді басқару жүйесі көптеген технологиялық үрдістердің мөлшерімен сипатталынады. Жұмыс режимін тұрақтандыру үшін, яғни шығарылатын соңғы өнімнің сапасын, осыған қажет шамаларды ұстап тұру үшін шамаларды тұрақты әрі қажетті бір заңға байланысты өзгерту қажет.

Технологиялық үрдісті анықтайтын физикалық шамаларды технологиялық үрдістердің параметрлері деп атайды. Мысалы, технологиялық үрдістердің параметрлері болып: температура, қысым, шығын, кернеу т.б.

Нақты бір заң бойынша технологиялық параметрді өзгертуге немесе тұрақтандыру үшін қажет параметрлерді - реттелетін шама немесе реттелетін параметр деп атайды.Уақыт аралық қарастырлатын реттелетін шаманың мәнін мезет мән деп атайды. Уақыт мезетінде қарастырылған реттелетін шаманың мәні кейбір өлшеу құрылғыларында алынған тапсырмаларды өлшенген мәндер деп атайды.

Мысал 1. Кептіргіш шкафты қолмен басқару схемасы

 

 

1.1 - сурет Кептіргіш шкафтағы температураны қолмен басқару Т_тап деңгейінде ұстап тұру қажет.

Оператор-адам сынап термометрдің көрсеткішінен тәуелсіз Р. рубильниктің көмегімен қыздырылатын элементті қосу әрі ажыратуды жүргізеді. Көрсетілген мысалдан келесі анықтаманы алуға болады:

Басқару Нысаны (реттегіш нысанаісі, ОБ) – арнайы ұйымдастырылған басқарушы әрекеттерді қолдайтын жұмыс режимін анықтайтын құрылғы.

Басқару – басқарылатын әрекеттердің қалыптасуы, БО жұмыс режимін қамтамасыз етеді.

Реттеу – басқарудың жеке түрі, ОБ қанадай да бір шығыс шамасын тұрақтандыру ын қамтамасыз ететін тапсырма болып табылады

Автоматты басқару – адам көмегінсіз жүргізілетін басқару.

Кіріс әрекет (Х) – құрылғы ға немесе жүйенің кірісіне енетін әрекет.

Шығыс әрекет (Y) – құрылғының немесе жүйенің шығысына шығарылатын әрекет.

Ішкі әрекет – жүйенің ішкі ортасына әрекеті

оператор

Р

ОУ

РТ

тапсырма

әрекет

U

температура

Термометр көрсеткіші

 

1.2-сурет Реттеу жүйесінің құрылымдық схемасы

Мысал 2. Кептіргіш шкафтың температурасын реттеудің автоматты схемасы

Схемада контактілі сынап термометрді қолданған. Берілген контактіге дейін температураның көтерілуі кезінде сынап бағана бойымен қиылысады, ол релейлі элементтің катушкасы қозып, қыздырғыш тізбегі Н контакт РЭ релейлі элементтен ажыратылады. Температураның төмендеуінен термометр контактісі ажыратылады да, реле нысанға энергияның берілісін жаңартып реле де оқшауланады.

 

Мысал 3. Өлшеу көпірімен температураның АРЖ схемасы

 

Нысаның берілген температурасы кезінде өлшеу көпірі М теңгерілген, ал электронды күшейткіштің кірісіне сигнал келіп түспейді де жүйе де теңгерілген жағдайда болады. (сурет 1.4)

Температураның ауытқуы кезінде терморезистордың кедергісі R_Т және көпірдің теңгерілуі бұзылады. Элементті басқару кірісінде кернеу пайда болады, берілгендерден температураның ауытқу белгісіне фаза тәуелді болады.

ЭБ күшейтілген кернеу Қ қозғалтқышына түседі, ол автотрансформатора қозғалтқышын қажетті бағытқа қарай қозғалтады. Қажет температуаға жеткенен кейін көпір теңгеріліп қоғалтқыш өшіріледі.

 

 

шкаф

ЭУ

Д

Н

~ U

АТ

R

RT

Rзад

 

 

Rзад

М

ЭУ

Д

АТ

Н

Rт

Х

Y (температура)

(тапсырма)

 

1.4 -сурет

Берліген температураның шама мәні резистордың R_тап көмегімен анықтауға болады. _.

Келтірілген мысалдардан бөлек АРЖ бірконтурлы құрылымдық схеманы анықтауға болады.

Қабылданған мәндер:

x – берілген әрекеттер(тапсырма), e = х - у – реттегіш қателігі, u – басқарушы әрекеттер, f – қоздырушы әрекеттер.

 

Р

ОУ

x

e

u

y

f

 

Анықтама:

Берілген әсерлер (кіріс әрекеттер сияқты Х) – жүйеге әрекеттер реттелетін шамаларды өзгертуді талап ететін заңдылықтарды анықтайды.

Басқарылатын әсерлер (u) – басқару нысанда басқарушы құрылғыға әрекет.

Басқарылатын құрылғы (БҚ) – қажетті жұмыс режимін қамтамасыздандыру үшін басқару нысанға әрекет етуші құрылғы.

Қоздыру әсеріі (f) – реттелетін шаманың және берілетін әрекеттердің арасындағы функционалды байланысты бұзуға әрекет ететін құбылыс.

Басқару қателгі (е = х - у) – реттелетін шаманың мәндері (у) пен нақты (х) мәндердің арасындағы айырмашылық.

Реттегіш (Р) – реттелетін нысанаіге қосылатын және реттелетін шаманы автоматты түрде ұстап тұруын қамтамасыздандыру үшін арналған құрылғы кешені

Автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) – әрекеттердің тұйықталған тізбектің автоматты жүйесі, мұнда басқарушы (u) берілген мәндердің х нақты мәнімен салыстыруда өндіріледі.

АРЖ құрылымдық схемасымен қосымша байланысы қарастырылатын бөлімдерде әрекеттердің тізбегіндегі шығысынан кірісіне бағытталған байланысты кері байланыс деп атайды. Кері байланыс теріс немесе оң болып бөлінеді.

АРЖ жіктелінуі

1. Жұмыс әрекеті бойынша (тапсырманы өзгерту сипаты бойынша):

· Тұрақтандырушы АРЖ – тұрақты мәнде(x = const) реттелетін шаманы ұстап тұру үшін алгоритм жүйесі.

· Бағдарламалық АРЖ – алдын ала белгілі бір функциясымен байланысты реттелетін шаманы өзгерту алгоритм жүйесі (x бағдарламалы өзгереді);

· Бақылаушы АРЖ – АРЖ кірісіндегі алдын ала белгіссіз шаманын тәуелділігінен реттелетін шаманы өзгертуге болатын алгоритм жүйесі

(x = var).

2. Контурдың саны бойынша:

· бірконтурлы – бірконтурдан тұратын,

· көпконтурлы –бірнеше контурдан құрылатын.

3.Реттелетін шаманың саны бойынша:

· бірөлшемді – бірінші рет реттелетін шамалы жүйе,

· көпөлшемді – бірнеше реттелетін шамамен құрылған жүйе.

Көпөлшемді АРЖ өз алдына бірнеше жүйеге бөлінеді:

а) байланыссыз реттегіш,реттегіштер өз алдына байланыссыз және жалпы басқару нысанымен өзарақатынаста болады;

б) әртүрлі реттегіш параметрлері яғни сондай технологиялық үрдістер реттегіш нысанынан бөлек байланысқан.

4.Функционалды мәні бойынша:

АРЖ температура,қысым, шығын,деңгей,кернеу т.б.

5.Дабылдарды басқару үшін қолданатын сипаттары бойынша:

· үздікссіз,

· дискретті (релейлі, импульсті, сандық).

6.Математикалық қатынастар бойынша:

· сызықтық, суперпозициялық әрекеттері бойынша;

· сызықты емес.

Суперпозициялық әрекет (қабаттасқан): Егерде нысанаінің кірісіне бірнеше кіріс әрекеттер берілсе, онда жеке алынған әрекеттердің нысана реакциясының қосындысы мен кіріс әрекеттердің қосындысына тең болады.

 

объект

х1 у х2

 

 

L(х₁ + х₂) = L(х₁) + L(х₂),

 

МұндаL- сызықтық функция (интегрилдеу, дифференциалдау т.б.)

7. Энергияны реттеу үшін:

· пневматикалық,

· гидравликалық,

· электрлік,

· механикалық т б.

8. Реттеу әрекеті бойынша:

· ауытқу бойынша:

Р

ОУ

x

e

u

f

1.7 -сурет

 

 

көбінесе жүйелер ауытқу бойынша реттеудің кері байланыс әркеті бойынша құрылған (суретке қара. 1.7).

 

Элементті с сумматор деп атайды. Оның шығыс сигналы кіріс сигналдың қосындысына тең болады. Қара түспен боялған секторы кіріс сигналды қарама қарсы белгімен алу керектігін түсіндіреді.

· Қоздыру бойынша.

Берілген жүйе қолданыста болады, егер де қоздыру әрекеттерін өлшеуге мүмкіндігі болса. (сурет. 1.8).Схемада

y

К

ОУ

f

u

Сурет. 1.8

К – күшейткіш коффициенті К.

 

 

· құрамдасқан – алдын ала АРЖ негіздерін анықтайды.

Берілген тәсіл (сурет. 1.9) жоғары басқару сапасына жетеді, бірақ та f қоздырушы әрекетті күнделікте өлшеуге болмайтындықтан оның қолданысы шектеулі болады.

Р

ОУ

x

e

u

f

К

у

1.9-сурет 1.9