- •А.В. Лихачев
- •Конспект лекций
- •По дисциплине
- •«Автоматика»
- •Предисловие
- •Введение Исторический путь развития автоматики
- •Раздел 1. Элементы автоматики
- •Тема 1 Основные элементы автоматики
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.2 Элементы автоматических систем
- •1.3 Основные характеристики элементов систем автоматики
- •1.4 Основные элементы систем автоматики
- •1. Датчики
- •1.5 Классификация элементов автоматики
- •Раздел II Первичные преобразователи физических величин Тема 2 Классификация и основные характеристики первичных преобразователей
- •2.1. Общие сведения о преобразователях
- •2.2. Классификация измерительных преобразователей
- •2.3. Статические и динамические характеристики измерительных преобразователей
- •2.4. Структурные схемы измерительных преобразователей
- •2.5. Унификация и стандартизация измерительных преобразователей
- •Тема 3 Первичные преобразователи с электрическими выходными сигналами.
- •3.1. Основные понятия.
- •3.2. Электроконтактные датчики
- •3.3. Потенциометрические датчики
- •3.4. Тензометрические датчики
- •3.5. Индуктивные датчики
- •3.6. Емкостные датчики
- •3.7. Пьезоэлектрические датчики
- •3.8. Терморезисторы
- •3.9. Термоэлектрические датчики
- •Раздел III Усилительные элементы систем автоматики Тема 4 Классификация и общие сведения об усилителях систем автоматики
- •4.1. Классификация усилителей
- •4.2. Характеристики усилителей
- •4.3. Обратные связи в усилителях
- •Тема 5. Полупроводниковые усилители
- •5.1. Усилители на биполярном транзисторе
- •5.2. Усилитель напряжения на полевом транзисторе
- •5.3. Операционные усилители
- •Операционные усилители без преобразования сигнала
- •5.4. Электрометрические и измерительные усилители
- •5.5. Многокаскадные усилители
- •5.6. Усилители мощности
- •5.7. Импульсные усилители
- •Раздел IV Реле Тема 6 Электрические реле
- •6.1. Электромагнитные реле
- •Электромагнитные реле постоянного тока
- •Электромагнитные реле переменного тока
- •6.2. Поляризованные электромагнитные реле
- •6.3. Реле времени
- •6.4. Тепловые реле
- •Раздел V Исполнительные элементы систем автоматики Тема 7 Классификация и общие характеристики исполнительных элементов
- •7.1. Классификация исполнительных элементов
- •7.2. Общие характеристики исполнительных элементов
- •Тема 8 Исполнительные электромагнитные устройства
- •8.1. Классификация электромагнитов
- •8.2. Поляризованные электромагниты
- •Тема 9 Электромагнитные муфты
- •9.1. Классификация муфт
- •9.2. Фрикционные муфты
- •9.3. Муфты скольжения
- •Тема 10 Исполнительные двигатели постоянного тока
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Исполнительные двигатели с обычным и гладким беспазовым якорями. Бесконтактные двигатели Исполнительные двигатели с обычным якорем и электромагнитным возбуждением
- •Исполнительные двигатели с обычным якорем и возбуждением от постоянных магнитов
- •Исполнительные двигатели с гладким беспазовым якорем
- •Бесконтактные исполнительные двигатели
- •10.3. Малоинерционные двигатели постоянного тока
- •Малоинерционные двигатели с печатной обмоткой якоря
- •Малоинерционные двигатели с обычной обмоткой якоря
- •Тема 11 Исполнительные двигатели переменного тока
- •11.1. Основные типы двигателей. Асинхронные микродвигатели
- •11.2. Асинхронные двигатели с полым немагнитным ротором
- •11.3. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором
- •11.4 Синхронные микродвигатели
- •11.5. Синхронные реактивные микродвигатели
- •Тема 12 Шаговые и моментные двигатели
- •12.1. Принцип действия шаговых двигателей
- •12.2. Шаговые двигатели с пассивным ротором
- •12.3. Шаговые двигатели с активным ротором
- •12.4. Индукторные шаговые двигатели
- •12.5. Шаговые реактивные двигатели
- •Раздел VI. Объекты регулирования
- •Тема 13 Классификация и основные параметры объекта регулирования
- •13.1 Классификация объектов регулирования
- •13.2 Параметры объектов регулирования
- •13.3 Определение основных свойств объектов регулирования
- •Раздел VII. Классификация систем автоматики
- •Тема 14. Системы автоматики
- •14.1 Общая классификация систем автоматики
- •14.2 Системы автоматического контроля (сак).
- •Типовая схема устройства централизованного контроля
- •14.3 Системы автоматической блокировки (саб)
- •14.4 Системы автоматической защиты (саз)
- •14.5 Системы автоматической сигнализации (сас).
- •14.6 Системы автоматического регулирования (сар)
- •14.7 Системы автоматического управления (сау)
- •Раздел VIII. Динамические звенья
- •Тема 15 Типовые динамические звенья
- •15.1 Основные понятия и определения
- •15.2. Параметры и характеристики динамических звеньев.
- •1) Лачх - логарифмическая ачх.
- •15. 3 Соединения динамических звеньев
- •15.4 Устойчивость системы автоматики.
- •15.4.1 Корневой критерий.
- •15.4.2 Критерий Стодолы.
- •15.4.3 Критерий Гурвица.
- •15.4.4 Критерий Михайлова.
- •15.4.5 Критерий Найквиста.
- •15.5. Показатели качества.
- •15.5.1 Прямые показатели качества.
- •15.5.2 Корневые показатели качества.
- •15.5.3 Частотные показатели качества.
- •15.6. Настройка регуляторов.
- •15.6.1. Типы регуляторов.
- •Раздел IX Автоматика в энергетическом хозяйстве
- •Тема 16. Автоматические системы в энергетическом хозяйстве
- •16.1 Автоматизация систем вентиляции
- •16.2 Автоматическая система кондиционирования воздуха
- •16.3 Схема автоматического повторного включения систем электроснабжения
- •16.4 Схемы автоматического включения резерва (авр)
- •Раздел X. Технические средства автоматики и телемеханики
- •17 Основные сведения о технических средствах Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (гсп).
- •17.1 Основные понятия гсп.
- •17.2 Измерительные преобразователи.
- •17.3 Исполнительные механизмы и регулирующие органы.
- •17.4. Бионические аспекты элементов автоматики
- •Раздел I. Элементы автоматики_________________________________________7
- •Раздел III Усилительные элементы систем автоматики_____________________52
- •Тема 4 Классификация и общие сведения об усилителях систем автоматики
- •Тема 5. Полупроводниковые усилители
- •Раздел IV Реле_______________________________________________________70
- •Раздел VIII. Динамические звенья _____________________________________137
- •Тема 15. Типовые динамические звенья
- •Раздел IX. Автоматика в энергетическом хозяйстве_______________________153
- •Тема 16. Автоматические системы в энергетическом хозяйстве
- •Раздел X. Технические средства автоматики и телемеханики_______________148
- •Тема 17 Основные сведения о технических средствах Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (гсп).
14.7 Системы автоматического управления (сау)
Служат для автоматического выполнения операций, которые задаются устройствами без участия человека. Человек лишь подает первоначальный пусковой импульс, но часто и такой импульс подается самой автоматической системой.
Так же как и системы САР системы управления делятся на:
замкнутые и разомкнутые;
дискретные и непрерывные;
стабилизирующие, с программным управлением и следящие;
обыкновенные, самонастраивающиеся и самообучающиеся.
Определение стабилизирующих и программных САУ совпадает с определением систем автоматического регулирования.
Следящие САУ - это системы, у которых закон изменения регулируемой величины заранее неизвестен. Примером являются системы автоматического сопровождения цели (телескоп следит за движением небесного тела, слежение за самолетом или НЛО и т.п.);
Обыкновенными САУ называют системы, которые не изменяют своей структуры в процессе работы.
Самонастраивающиеся (адаптивные) системы способны перестраиваться таким образом, чтобы компенсировать внешние условия, продолжая обеспечивать необходимую точность управления.
Самообучающиеся САУ – при отыскании оптимального режима работы объекта, система автоматически совершенствуется по мере накопления опыта управления. При этом, система находит неизвестный при ее конструировании способ функционирования, который является наиболее оптимальным.
Рассмотрим некоторые системы САУ.
Программные САУ делятся на:
централизованные (управление механизмами производится по команде из цента и осуществляется по одной команде);
децентрализованные (не имеют общего командного центра, а управляют каждым механизмом отдельно, но последовательно в соответствии с программой через электрические или механические линии связи).
В децентрализованной САУ работа механизмов может быть отрегулирована в зависимости от:
времени (реле времени);
от пути (конечные выключатели);
от технологических параметров (при достижении какого – либо параметра, например, температуры).
Схема децентрализованной программной системы управления. Задачей схемы является включение механизмов последовательно, после выполнения очередной операции.
Достоинство: нет необходимости в блокировке (аварийном отключении), т.к. команда на начало работы очередного механизма подается только после окончания предыдущей операции.
Недостатки:
большое количество оборудования;
возможность подачи неправильных команд из–за закорачивания или обрыва цепей.
Схема системы программного управления. Схема предназначена для работы автоматического технологического оборудования (станка) и особенно эффективна для обработки деталей со сложными криволинейными поверхностями.
Следящая САУ на потенциометрах. Служит для передачи углового перемещения на расстояние без механической связи.
Копировально – следящая система. Применяется для воспроизведения ступенчатых и фасонных поверхностей по шаблону (копиру) при обработке деталей на фрезерных, шлифовальных и токарных станках (изготовление ключей по копиру).
Траектория перемещения инструмента (фрезы, резца или шлифовального круга) по отношению к заготовке определяется формой шаблона, по кривой которого скользит щуп датчика, управляемого измерительным приводом. Щуп датчика следит за положением режущего инструмента, а система определяет отклонение щупа от заданного значения, т.е. сводит рассогласование к нулю.
Следящие системы копировальных устройств основаны на различных принципах действия и имеют различное конструктивное оформление. Они могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими или комбинированными.
Адаптивные (самонастраивающиеся) системы автоматического управления. Эти системы имеют способность приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям и перестраиваться таким образом, чтобы компенсировать указанные изменения, продолжая обеспечивать необходимую точность регулирования.
В зависимости от поставленной задачи и методов ее решения, адаптивные системы делятся на:
экстремальные;
самообучающиеся.
Экстремальные адаптивные системы – это системы, у которых настройка, программа действия автоматически изменяется в зависимости от изменения внешних условий или внутреннего состояния системы с целью создания оптимального (наилучшего, наивыгоднейшего) режима работы объекта управления. Например, выбрать наивыгоднейшую скорость движения автомобиля с целью уменьшения расхода бензина; автомат настройки на оптимальный режим резания металлообрабатывающего станка и т.п.