ДӘРІСТЕР Дәрістік сабақ құрылымы: Дәріс 1. Автоматтандырудың локальды жүйесі жөнінде жалпы түсінік

Дәрістік сабақ құрылымы:

Дәріс 1. Автоматтандырудың локальды жүйесі жөнінде жалпы түсінік
Дәріс мазмұны:
Автоматтандырудың мақсаты технологиялық процестерді жүзеге асыру (ТП) болып табылады. ТП деп технологиялық операциялардың жиынтығын айтады. Тенологиялық нысаныды басқару – аппарат, агрегат немесе өнеркәсіпке автоматтандырылған жүйені қосу деп аталады. Автоматты реттеу жүйесінің динамикасын талдаумен байланысты кез-келген есепті шешу үшін ең алдымен зерттелетін жүйенің математикалық бейнесін беру қажет. Оны төмендегі ретпен жүргізеді:

1. 
   Автоматты реттеу жүйесін (АРЖ) элементар буындарға бөледі)
   
2. 
   Элементар буындардың қозғалыс теңдеуін құрады;
   
3. 
   Қозғалыс теңдеулерді сызықтайды;
   
4. 
   Өлшемсіз координаттар енгізеді.
   

1. 
   БН ағымдағы жағдайы жөнінде ақпараттар жиыны.
   
2. 
   Нысанның оптималды режимде функционалдау анықтамасы
   
3. 
   Басқарушы әсерді есептеу
   
4. 
   Оптималды басқаруды ұсыну
   

Жүйені талдау деп – толық белгілі бір құрылымдық схемасы және берілген параметрлері арқылы оның статикалық немесе динамикалық қасиеттерін атайды.

Жүйенің синтезі деп- автоматты реттеудің белгілі сапа көрсеткіштері бойынша оның құрылымдық схемасын, элементтері арасындағы байланыстарды анықтауды айтады.

Жалпы автоматты реттеу жүйесі бір-бірімен өзара байланысты реттелуші нысанДмен реттеуші органнан тұрады. Бұл жүйені құрар алдында сериялық жабдықтар каталогын реттеуші органды, орындаушы құрылғыны, датчикті таңдап алады. Бұл элементтер реттелуші нысанменл бірге жүйенің өзгермейтін(берілген) бөлігін құрайды. Соңынан, жүйенің статикалық және динамикалық сипаттамаларына қойылатын талаптар негізінде оның фукнционалдық және корректирлеуші құрылғылардан тұратын өзгемелі бөлігінанықтайды. Корректирлеуші құрылғылар жүйенің контурына тізбектеле, параллель немесе кері байланыс түрінде қосылып, оның динамикалық қасиеттерін жоғарлатуға мүмкіндік туғызады.

Сонымен автоматты реттеу жүйесінің синтезі келесі кезеңдерден тұрады:

1. 
   Реттеу нысаннының қасиеттерін талдау, статикалық және динамикалық сипаттамаларын анықтау;
   
2. 
   Реттеу жүйесін қанағатандыратын реттеу сапасының шарттарын, оптималдау критерийлерін негіздеу және тұжырымдау;
   
3. 
   Техникалық құралдарды таңдап алып, жүйенің құрылымдық схемасын іске асыру;
   
4. 
   Оптимал динамикалық сипаттамаларды синтездеу;
   
5. 
   Оптимал режимді аппроксимациялау (жуықтау), яғни реттеу спасымен жүйенің жұмысын іске асырудың техникалық тұрғыдағы күрделі еместігі және оның сенімділігі арасындағы ымыраға келе отыра, жүйенің қалаулы динамикалық сипаттамасын алу;
   
6. 
   Бүкіл жүйенің қалаулы динамикалық сипаттамасын толығымен қамтамасыз ететін корректирлеуші құрылғының динамикалық сипаттамасын анықтау;
   
7. 
   Корректирлеуші құрылғының схемасын, техникалық пайдалану жолын және параметрлерін таңдап алу;
   
8. 
   Қойылған талаптарға сай келетін алынған автоматты реттеу жүйесінің схемасына талдау жүргізу.
   

Автоматты реттеуіштермен реттелу нысаны қосылып АРЖ құрайды. Автоматты реттеуіштер деп- реттелетін шаманы берілген деңгейде белгілі бір дәлдікпен ұстап отыратын құылғылар жиынтығын айтады. Реттеуіштің кірісіне реттелетін шаманың нақты (y) және берілген мәндері(g) келіп түседі. Олардың арасындағы айырымы (x) реттеуіштің шығыстық шамасының өзгерісін тудырады:

Автоматты реттеу жүйесіндегі реттеуіштің негізгі міндеті реттеу қатесін (x) анықтап, реттеуші ықпалды (U) тудыру болып табылады. Реттеуіш элементтерінің инерциялығын ескермегендегі (x) кірістік және (U) шығыстық шамалардың арасындағы тәуелділік реттеу заңын тұжырымдайды. Реттеуіштер пайдаланатын энергиясына, реттелетін шама түріне, уақыт бірлігіндегі байланыс сипатына, қосалқы энергия көзінің бар жоқтығына т. б. Белгілеріне қарай жіктеледі.

Уақыт бірлігіндегі байланыс сипаты бойынша реттеуіштер дискретті және үзіліссіз болады. Дискретті реттеуіштерде кірістік шаманың үзіліссіз өзгерісіне реттелетін ықпалдың секіріс тәрізді өзгерісі сәйкес келеді. Үзіліссіз (аналогтық) реттеуіштерде кірістік сигналдың үзіліссіз өзгерісіне реттелуші шаманың үзіліссіз өзгерісі сәйкес келеді.

Үзіліссіз әрекетті реттеуіштердің барлығы бір стандартты заңдарды жасайды. Реттеу заңы бойынша реттеуіштер пропорционалдық (П), интегралдық(И), пропорционалдық -интегралдық(ПИ), пропорционалдық –дифференциалдық(ПД), пропорционалдық –интегралдық- дифференциалдық(ПИД) болып ажыратылады.

1. 
   Бір контурлы автоматты реттегіш.
   
2. 
   Каскадтты және программалы реттегіштер.
   
3. 
   Көп байланысты автоматты реттегіштер.
   
4. 
   Логикалық басқару
   
5. 
   Орнатылған режимде оптималды басқару
   
6. 
   Өтпелі режимдермен оптималды басқару
   

реттегіш түріне байланысты құрылымдық сұлба мынандай түрде болады:

1) үзіліссіз реттеу заңы кезінде (сур.1)

Сурет. 1
Мұндағы ε – әртүрлі сигнал;

R – кері байланыс реттегіші.

1. 
   Релелі басқару кезінде.
   

Сурет. 2
Автоматты реттеу жүйесінің классификациясф

1. 
   реттеу принципі бойынша АРЖ мынандай топтарға бөлінеді:
   
   • 
     ауытқуы бойынша АРЖ (1 сур.)
     
   • 
     қозуы бойынша АРЖ (3а сурет)
     
   • 
     аралас АРЖ (3б сурет)
     

А) Б)

1. 
   Реттеу шамасының саны бойынша:
   

• 
  Бір өлшемді- дір ретту шамасынан тұратын жүйе.
  
• 
  Көп өлшемді байланысты реттеу жүйесі және байланыссыз реттеу жүйесі болып бөлінеді.
  

2. 
   Контур саны бойынша: бір контурлы және көп контурлы.
   
3. 
   Белгіленуі бойынша:
   
   • 
     Оптимизацияның автоматтандырылған жүйелері
     
   • 
     Программалы басқару жүйелері
     
   • 
     Бақылаушы жүйе-реттелетен шаманың берілген мәні белгісіз болса және технологиялық шаманың ішкі тәуелсіз функциясы болса.
     
4. 
   Реттеу шамасының сипаттамасы бойынша
   
   • 
     Үзіліссіз-кірістік шаманың үзіліссіз өзгерісі әр топтың шығысындағы параметрдің үзіліссіз өзгерісіне сәйкес келеді.
     
   • 
     Релелі (позициондые) – шығыстық шама минималды (максималды).
     
   • 
     Импульсті – бұл АРЖ өзінің топ құрамында белгілі бір кезекпен ауысып отыратын тізбектелген импультардағы кірістік шаманы үзіліссіз түлендіреді.
     

2 Тема: Автоматты басқару жүйесінің статикасы және динамикасы.

Тең салмақты жағдай кірістік уақыт тұрақтылығымен, шығыстық, аралық шамаларымен сипатталады. Нсыанды эксплуатациялау кезінде тең салмақты жағдай бұзылады нәтижесінде әр түлі қозу әсрі және барлық шамалар уақытқа байланысты өзгереді, бұлардың мұндай жағдайы тең салмақсыз деп аталады. Көптеген нысандардың жұмысы энергетикалық ағымдардан және белгілі бір материалдық заңдылықтар бойынша түрленеді. Түрлендіру заңдылығы беріліс функиясы түрінде беріледі. Бұл жағдайда жұмыстың екі режимі болуы мүмкін:

1. 
   Статикалық;
   
2. 
   Динамикалық.
   

Статикалық режимда кірістегі әр сигнал шамасына белгілі бір шығыстық шама сәйкес келеді.

Басқару нысандарын ұқсас динамикалық қасиеттері бар шағын топтарға біріктіруге болады. Бұл жағдайда тиімді жіктеу белгісінде шығыстық шаманың сатылы кірістік ықпалынаs реакциясы жатады. Ал, нысандардың жіктелуінен бұрын, негізгі бір түсінікті – нысан сыйымдылығын анықтап алу қажет. Оны мысалмен көрсетейік. Түбінің ауданы әртүрлі, бірақ көлемі бірдей екі ыдыс берілсін. Ыдыстардағы сұйық деңгейін бірдей h шамаға өзгеруге қажет оның мөлшері мына өрнекпен анықталады:

Осылайша, Е шамасы нысан сыйымдылығын, яғни оның затты (не энергиян) жинау қабілетін сипаттайды. Шығысты шамасының өзгеріс жылдамдығы кірісіне сатылы сәйкес келетін ең үлкен мәніне уақыт өтке сайын тұрақты болатын, не үздіксіз нөлге дейін азаятын нысандар үшін 1-ретті апериодттық буынға сәйкес келеді.Бұл нысанды ықпалдың әр мәніне орныққан режимде реттелетін шаманың белгілі бір мәні сәйкес келеді. Қозу әсерінен материалдық теңесудің бұзылуы реттелетін шаманың өзгерісін тудырады, ал ол өз кезегінде заттың (энергияның) көбеюіне не азаюына ықпалын тигізіп пайда болған таңсіздікті азайтады. Осылайша, статикалық нысандар қозу әсерінен кейін реттеушісіз-ақ тағайындалған жаңа күйге түседі, яғни өздігінен теңесу (өздігінен реттеу) қабілетіне ие болады.

Уақыт тұрақтысы нысанның инерциялығын білдіреді.