стандартизация и сертификация, диапазон, класс точности.
 |
Рис.1. Структурная схема типовой локальной системы автоматизации:
Здесь ПИП (Д)- первичный измерительный преобразователь (датчик),
ВП – вторичный прибор с дистанционным устройством передачи данных,
АР-автоматический регулятор, ИУ- исполнительное устройство.
Предметом настоящей дисциплины являются теоретические и практические
задачи, которые встречаются при эксплуатации измерительной системы,
в которую, как минимум, входят два блока: датчик Д и вторичный прибор ВП.
Выходная контролируемая переменная Y1 преобразуется датчиком Д
в переменную Y2 (как правило, электрический сигнал) и далее прибор ВП
преобразует переменнуюY2 в Y3, который поступает на автоматический
регулятор АР.
 |
Статические характеристики: линейн. и нелинейные. Понятие модели процесса.
Рис.2 Пример статической характеристики измерительного преобразователя
- 6 –
Здесь Хi – входной сигнал, например, температура, Mi – экспериментальные
значения выходного сигнала ИП, Hi – модель статической характеристики ИП.
При экспериментальной оценке статической характеристики ИП каждая точка
Mi определяется после окончания переходных процессов.
Линейная характеристика (модель) ИП:
(1)
где а0, а1 – коэффициенты модели.
В общем случае экспериментальные точки и адекватная модель не совпадают.
Динамические характеристики: переходный процесс, частотные характеристики
В общем случае динамические характеристики (модели) ИП аппроксимируются
дифференциальными уравнениями или передаточными функциями (ПФ) W(p).
При изменении входных сигналов Xi в узком диапазоне принимают принцип
линейности W(p), и для описания динамики ИП используют типовые ПФ,
например, ПФ апериодического звена 1го порядка с запаздыванием
(см.приложение П2-динамХ):
(2)
k- статический коэффициент передачи (усиления), k=а1;
T1 – постоянная времени модели 1го порядка, τ –запаздывание.
Величина Т1 определяет инерционность ИП, а именно - переходный процесс
в ИП заканчивается за время: tП ≈ 3*Т1.
Экспериментальная оценка статических и динамических характеристик.
Метод Орманса (метод характерных точек).
(3)
 |
Рис.3. Экспериментальная переходная характеристика нагрева Yi и
её модель Ym1i по Ормансу
- 7 -
Соответствующая аналитическая модель переходного процесса нагрева Ym1i:
, (4)
при ti ≤ τ Ym1i=0
Для охлаждения соответствующая модель переходного процесса Ym1i:
, (5)
при ti ≤ τ Ym1i=1
Качество модели определяется величиной дисперсии D или СКО σ:
, σ= 
, (6)
где n – количество экспериментальных точек Yi.
Чем меньше D, σ тем выше качество модели.
Более сложные модели:
динамическая модель 2го порядка:
, (7)
динамическая модель 3го порядка:
, (8)
Соответствующие переходные процессы (для нагрева):
модель второго порядка (Т1 ≠ Т2):
, (9)
модель третьего порядка (разные постоянные времени Т1, Т2, Т3):
, (10)
модель 2го или 3го порядка с кратными корнями (равные постоянные времени Т):
, (11)
Соответствующая переходная характеристика (для нагрева):
- 8 -
, (12)
Переходные характеристики этих моделей для охлаждения получаются
исключением «1» в начале формул (9), (10) и (12).
Графически эти переходные характеристики суть “S”-образные кривые с точкой
перегиба. Для моделей с кратными корнями имеются следующие соотношения:
для модели второго порядка (j=2):
абсцисса точки перегиба tП=T, ордината: yП=0.264;
для модели третьего порядка (j=3): (13)
абсцисса точки перегиба tП=2T, ордината: yП=0.323.
Стандартизация: ГОСТы в метрологии (РМГ 29 – 99), государственная система
обеспечения единства измерений (ГСОЕИ), ГСП, нормированные сигналы
[0-5]mA, [0-10]B и т..д.; нормированное питание, нормированные разъемы,
габариты приборов и т.д. (см. приложение ТЕРМИН).
Основные принципы, по которым производится классификация приборов:
1)название измеряемой переменной (температура, давление, уровень и т.д.);
2)метрологическое назначение измерительных преобразователей: датчик,
нормирующий преобразователь, преобразователь энергии (пневмоэлектри-
ческий, электропневматический), вторичный прибор, преобразователь
аналог-код или код-аналог; промышленные, контрольные, образцовые;
3)физический метод работы ИП: термоэлектрический, индуктивный и т.д.;
4)по виду входного и выходного сигналов: аналоговый, дискретный.
5)по виду используемой энергии: электрические, пневматические, гидравлические.
Типы погрешностей: методические и инструментальные; статические и
динамические; основная и дополнительные; систематические и случайные;
абсолютная Δх, относительная ε = Δх /Х и приведенная относительная погрешности
γ= (Δх /Хк)*100, %
здесь Хк – нормированное значение, обычно это диапазон прибора;
аддитивные и мультипликативные погрешности; погрешность линейности.
Диапазон измерен, двойная шкала прибора, класс точности g, поверка приборов
(см. приложение ПОГР.). Сертификация продукции.
