Л_05_Системы ав вления и регулирования

Лекция 5 «Основы ТАУ»
« Системы автоматического
управления и регулирования »
1. Классификация первичных
информационных преобразователей
2. Структурная схема измерителя и его
характеристика
3. Схема САР
4. Схемы регулирования температурного
режима
5. Схемы автоматизации подачи топлива
Первичные ИП
Параметрические
Эл.сопротивления
Термо R
Генераторные
Магнитоэлектрич.
Термоэлектрич.
Тензо R
Реостат
Пьезоэлектрич.
Электрохимич.
Индукционные
Электромехан.
Емкостные
Магнитострикц.
Кодовые
Частота
Импульс
Свет
Цифровые
Информацию о контролируемом или управляемом
объекте
наиболее
удобно
получать
в
виде
электрической величины. Это позволяет использовать
на последующих этапах электрическую аппаратуру —
измерительные
приборы,
усилительнопреобразовательные
устройства,
исполнительные
элементы, ЭВМ
Преимущество электрических методов
измерения связано с возможностью
применения:
1. высокоточной и малоинерционной
электрической измерительной аппаратуры;
2. передачи показаний на расстояние;
3. устройств автоматической регистрации и
математической обработки данных;
4. информации, преобразованной в
электрическую величину, в системах
управления (регулирования);
5. в измерительных цепях систем
автоматического управления и в системах
контроля стандартной аппаратуры, что
снижает стоимость, и упрощает
проектирование и эксплуатацию этих
устройств
Статическая характеристика
преобразователя
•
•
•
•
•
•
Линейная
Нелинейная
Зона чувствительности
Предел преобразования
Избирательность
Погрешность
Характеристика САР
• Замкнутые (с обратной связью) и разомкнутые САУ
• Алгоритм управления - совокупность внешних
организованных воздействий на объект,
обеспечивающих заданный алгоритм его
функционирования
• САР = Объект регулирования + авторегулятор + цепь
воздействия
• Передаточная функция W(р) — это отношение
преобразования Лапласа для выходной величины к
преобразованию Лапласа для входной величины при
нулевых начальных условиях
• Экспериментальные динамические характеристики
• Типовые возмущения — ступенчатое, импульсное и
гармоническое
Структурная схема САР температурного режима ДВС
Автоматическое поддержание температурного
режима ДВС – 80-85 гр. С
Нагрузка
Д
И П
У У
Клапан ЭМ
Д
И П
У У
Принципиальная схема САРТ
с использованием дискретных
сигналов
Электрическая принципиальная схема
автоматического регулирования
температуры воды объекта
Автоматизация ТПН
Плунжерная пара
Впрыск бензина
Ш Д
ЭБУ
1 - ключ зажигания; 2 – разъем для подключения внешних
средств диагностики; 3 - сигнал включения нейтральной
передачи; 4 - сигнал включения кондиционера; 5 - сигнал
скорости автомобиля; 6 - реле включения; 7 распределитель зажигания; 8 – катушка зажигания; 9 датчик аварийного падения давления масла; 10 - реле;
11 - электронный блок управления; 12 - шаговый
двигатель системы управления частотой вращения
коленчатого вала на холостом ходу; 13 - датчик расхода
воздуха; 14 - датчик температуры поступающего в
двигатель воздуха; 15 - регулятор давления;
16 - датчик угла открытия дроссельной заслонки; 17 клапан холостого хода; 18 - форсунка холостого хода; 19 –
редукционный клапан; 20 - форсунка;
21 - таймер прогрева; 22 - датчик температуры
охлаждающей жидкости; 23 - датчик детонации; 24 топливный фильтр; 25 - топливный насос; 26 - бак для
топлива; 27 - датчик кислорода.
Сущность регулирования
Регулирование — это такой процесс, в ходе
которого
одна
величина,
называемая
регулируемой,
постоянно
измеряется,
измеренное
значение
сравнивается
с
значением другой величины, называемой
задающей, и в зависимости от результата этого
сравнения осуществляется воздействие на
регулируемую величину с целью уменьшения
различия между ней и задающей величиной.
Данный процесс воздействий осуществляется
в замкнутом контуре, называемом контуром
регулирования или системой.
По роду
действия
По признаку
регулируемой
величины:
1. температура,
2. расход,
3. давление,
4. уровень и т.д.
Прерывные
Непрерывные
По способу
действия
Прямого
действия
Не прямого
действия
стабилизирующие — поддерживающие постоянным
регулируемый параметр;
программные — обеспечивающие заданное изменение
регулируемого параметра во времени (задающее устройство
этого регулятора называется программным);
следящие — обеспечивающие закономерное изменение
регулируемого параметра в зависимости от неизвестной
заранее переменной величины (или нескольких величин).
Если регулятор и регулирующий орган используют
энергию, которая поступает только от измерительною
устройства, то регулятор будет прямого действия. Если
же
какое-нибудь
устройство
регуляторе
или
регулирующий орган используют энергию внешнего
источника, то регулятор будет непрямого действия.
По виду используемой вспомогательной энергии
регуляторы непрямого действия делятся на: электрические,
гидравлические, пневматические и комбинированные.
По установившемуся значению регулируемого параметра
(после окончания переходного процесса) регуляторы бывают
статические и астатические.
По числу фиксированных положений (позиций) paзличают
двух-, трех- и многопозиционные регуляторы.
По скорости перемещения регулирующего органа различают
регуляторы:
с мгновенным практически перемещением — позиционные
регуляторы релейного действия;
с постоянной скоростью перемещения, не зависит от абсолютного
значения рассогласования — регуляторы релейного действия;
с переменной скоростью, зависящей от знака и величины
рассогласования часто и от его интеграла или (и) от производной);
с вибрационным (скользящим) режимом у регуляторов релейного
действия — вибрационные регуляторы.
Если регулирование процесса осуществляется лишь по одному
параметру, то оно называется одномерным. Если же у процесса
имеется два и более регулируемы» параметров, то регулирование
называется многомерным. По области своего применения
регуляторы делится на индивидуальные, специализированные и
универсальные.
Типовые внешние возмущения:
Единичный
скачок
Единичный
импульс
Гармонический Непрерывновозрастающий
сигнал
сигнал
В состав автоматического регулятора АР входят следующие
основные устройства: задающее, измерительное, сравнивающее,
преобразующее и исполнительное.
Регулирование по отклонению:
В АСР, работающих по отклонению, сначала
происходит
измерение
значения
величины,
которая подлежит регулированию в данном
объекте, затем это значение сравнивается с
заданным, и если есть расхождение, то на объект
регулирования подается воздействие, приводящее
к
выравниванию
значения
регулируемого
параметра. Указанный принцип иногда называется
компенсационным принципом Ползунова—Уатта.
Он
является
основным
для
большинства
современных автоматических регуляторов.
Регулирование по возмущению
Комбинированное регулирование