Elemen sistem otomatis

Setiap sistem otomatis terdiri dari elemen struktural yang terpisah, saling berhubungan dan menjalankan fungsi tertentu, yang biasanya disebut elemen atau sarana otomasi... Dari sudut pandang tugas fungsional yang dilakukan oleh elemen dalam sistem, mereka dapat dibagi menjadi persepsi , pengaturan , membandingkan, mengubah, eksekutif dan korektif.

Elemen sensor atau transduser primer (sensor) mengukur jumlah proses teknologi yang dikendalikan dan mengubahnya dari satu bentuk fisik ke bentuk lainnya (misalnya, termometer termoelektrik mengubah perbedaan suhu menjadi termoEMF).

Elemen pengaturan otomatisasi (setting element) berfungsi untuk mengatur nilai yang dibutuhkan dari variabel kontrol Xo. Nilai aktualnya harus sesuai dengan nilai ini. Contoh aktuator: aktuator mekanik, aktuator listrik seperti resistor resistansi variabel, induktor variabel, dan sakelar.

Komparator untuk otomasi membandingkan nilai preset dari nilai terkontrol X0 dengan nilai sebenarnya X. Sinyal kesalahan yang diterima pada output komparator ΔX = Xo — X ditransmisikan baik melalui amplifier atau langsung ke drive.

Elemen transformasi melakukan konversi dan penguatan sinyal yang diperlukan dalam amplifier magnetik, elektronik, semikonduktor, dan amplifier lainnya ketika daya sinyal tidak mencukupi untuk penggunaan lebih lanjut.

Elemen eksekutif membuat tindakan kontrol pada objek kontrol. Mereka mengubah jumlah energi atau materi yang dipasok ke atau dikeluarkan dari objek yang dikontrol sehingga nilai yang dikontrol sesuai dengan nilai yang diberikan.

Elemen korektif berfungsi untuk meningkatkan kualitas proses manajemen.

Selain elemen utama dalam sistem otomatis, ada juga anak perusahaan yang meliputi perangkat switching dan elemen pelindung, resistor, kapasitor, dan peralatan pensinyalan.

Semuanya elemen otomasi terlepas dari tujuannya, mereka memiliki serangkaian karakteristik dan parameter tertentu yang menentukan karakteristik operasional dan teknologinya.

Karakteristik utama utama adalah karakteristik statis suatu elemen... Ini mewakili ketergantungan nilai output Хвх pada input Хвх dalam mode stasioner, mis. Xout = f(Xin). Bergantung pada pengaruh tanda kuantitas input, tidak dapat diubah (ketika tanda kuantitas output tetap konstan di seluruh rentang variasi) dan karakteristik statis yang dapat dibalik (ketika perubahan tanda kuantitas input menyebabkan perubahan pada tanda kuantitas keluaran) dibedakan.

Karakteristik dinamis digunakan untuk mengevaluasi kinerja suatu elemen dalam mode dinamis, yaitu. dengan perubahan nilai input yang cepat. Ini diatur oleh respons transien, fungsi transfer, respons frekuensi. Respon sementara adalah ketergantungan nilai output Xout pada waktu τ: Xvx = f (τ) — dengan perubahan seperti lompatan dari sinyal input Xvx.

Faktor transmisi dapat ditentukan dari karakteristik statis elemen. Ada tiga jenis faktor transmisi: statis, dinamis (diferensial), dan relatif.

Gain statis Kst adalah rasio dari nilai output Xout ke input Xin, yaitu Kst = Xout / Xvx. Faktor transfer terkadang disebut faktor konversi. Sehubungan dengan elemen struktural tertentu, rasio transmisi statis juga disebut gain (dalam amplifier), rasio reduksi (dalam gearbox), faktor transformasi (dalam transformer) dll.

Untuk elemen dengan karakteristik nonlinier, koefisien transfer dinamis (diferensial) Kd digunakan, yaitu Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Koefisien transmisi relatif Cat sama dengan rasio perubahan relatif pada nilai output elemen ΔXout / Xout.n terhadap perubahan relatif kuantitas input ΔXx / Xx.n,

Kucing = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

dimana Xvih.n dan Xvx.n — nilai nominal jumlah output dan input. Koefisien ini adalah nilai tanpa dimensi dan nyaman saat membandingkan elemen yang berbeda dalam desain dan prinsip operasi.

Ambang batas sensitivitas - nilai terkecil dari kuantitas input di mana ada perubahan nyata dalam kuantitas output.Hal ini disebabkan oleh adanya elemen gesekan pada struktur tanpa pelumas, celah dan serangan balik pada sambungan.

Ciri khas sistem tertutup otomatis, di mana prinsip kontrol dengan deviasi digunakan, adalah adanya umpan balik. Mari kita lihat prinsip umpan balik menggunakan contoh sistem pengatur suhu untuk tungku pemanas listrik. Untuk menjaga suhu dalam batas yang ditentukan, tindakan kontrol memasuki fasilitas, yaitu. tegangan yang disuplai ke elemen pemanas dibentuk dengan mempertimbangkan nilai suhu.

Menggunakan transduser suhu primer, keluaran sistem dihubungkan ke masukannya. Tautan semacam itu, yaitu saluran yang melaluinya informasi ditransmisikan dalam arah yang berlawanan dibandingkan dengan tindakan kontrol, disebut tautan umpan balik.

Umpan balik itu bisa positif dan negatif, kaku dan fleksibel, dasar dan tambahan.

Sebuah hubungan umpan balik positif dipanggil ketika tanda-tanda umpan balik dan pengaruh referensi cocok. Jika tidak, umpan balik disebut negatif.

Sirkuit umpan balik fleksibel: a, b, c — diferensiasi, d dan e — integrasi
Skema sistem kontrol otomatis paling sederhana: 1 — objek kontrol, 2 — tautan umpan balik utama, 3 — elemen pembanding, 4 — penguat, 5 — aktuator, 6 — elemen umpan balik, 7 — elemen koreksi .

Jika tindakan yang ditransmisikan hanya bergantung pada nilai parameter yang dikontrol, mis. tidak bergantung pada waktu, maka koneksi semacam itu dianggap kaku. Umpan balik keras beroperasi dalam kondisi stabil dan sementara.Loopback fleksibel mengacu pada tautan yang hanya beroperasi dalam mode transien. Umpan balik yang fleksibel dicirikan oleh transmisi sepanjang itu ke input turunan pertama atau kedua dari perubahan variabel terkontrol dari waktu ke waktu. Dalam umpan balik yang fleksibel, sinyal keluaran hanya ada ketika variabel yang dikendalikan berubah dari waktu ke waktu.

Umpan balik dasar menghubungkan output dari sistem kontrol ke inputnya, mis. menghubungkan nilai yang dikontrol ke nilai utama. Ulasan lainnya dianggap tambahan atau lokal. Umpan balik tambahan mentransmisikan sinyal aksi dari keluaran setiap tautan dalam sistem ke masukan dari setiap tautan sebelumnya. Mereka digunakan untuk meningkatkan sifat dan karakteristik elemen individu.