1. Основные определения и понятия информации, информационных технологий и информационной культуры

6.Типовые звенья автоматического регулирования. Соединения звеньев План лекций: - 1. Передаточные функции типовых звеньев. 2. Правила преобразования структур. 3. передаточная функция по ошибке управления. Литература: [1], [2], [3]. 1. Система автоматического регулирования может быть представлена в виде совокупности элементарных звеньев, в которых происходят простейшие преобразования сигналов, проходящих через системы. Элементарные звенья иногда отличаются от реальных элементов, из которых состоит система, так как для изучения процесса регулирования важно не конструктивное выполнение того или иного реального элемента, а его функциональное назначение. Преобразования, которые происходят в элементарных звеньях, характеризуются передаточной функцией звена. Каждый элемент изображается прямоугольником, в котором записывается передаточная функция, и стрелками между прямоугольниками показывается направление следования сигналов. В зависимости от вида функциональной связи между входным и установившимся выходным сигналом различают следующие типовые звенья. Пропорциональное (безинерционное) звено (рис.6). В безинерционном звене выходной сигнал пропорционален входному: . (5) К этим звеньям относятся рычаги, механические передачи, трансформаторы, электронные усилители, реле и другие устройства, в которых практически можно не учитывать время передачи входного сигнала на выход. Воспользовавшись таблицами преобразований, получим передаточную функцию для нулевых начальных условий безинерционного звена в виде (6) Величина называется коэффициентом усиления звена. Рис.6. Идеальное дифференцирующее звено (рис.7). В дифференцирующем звене выходной сигнал представляет собой производную входного сигнала . (7) Преобразуя (7) по Лапласу (при нулевых начальных условиях), имеем . Следовательно, передаточная функция дифференцирующего звена равна: . (8) Рис.7 К этим звеньям относятся тахогенераторы, вариаторы скорости, дифференцирующие цепи с пренебрежимо малой постоянной времени. Идеальное интегрирующее звено (рис.8). В интегрирующем звене выходной сигнал равен интегралу от входного , (9) имеем , откуда: , (10) Рис.8 Подобным звеном является электродвигатель, если в качестве выходной величины рассматривать не скорость вращения, а угол поворота. Судно при движении по курсу также является интегрирующим звеном по отношению к входному воздействию пера руля. Если положить руль на борт, то судно выйдет на циркуляцию и угол курса будет нарастать непрерывно. Инерционное звено (рис.9) (апериодическое звено 1-го порядка). Динамика описывается дифференциальным уравнением 1-го порядка: . (11) Преобразуя (11) по Лапласу, найдем: , откуда . (12) Величина Т называется постоянной времени звена и характеризует его инерционность. Чем больше инерционность звена, тем больше величина Т. Рис.9 Такие звенья наиболее распространены, так как определенная инерция присуща всем физическим процессам. Если имеются уравнения всех звеньев системы, то описанием последней является система этих уравнений. Исключив из нее обычным порядком промежуточные переменные, можно получить одно дифференциальное уравнение высокого порядка, связывающего интересующую нас выходную величину системы с определенной входной величиной – каким-либо возмущением или задающим воздействием. Наиболее просто эту процедуру можно выполнить, если оперировать передаточными функциями звеньев. 2. Основных правил преобразования структур – три. 1. Передаточная функция цепочки последовательно соединенных звеньев направленного действия (рис.10а). В этом случае имеем систему уравнений: Следовательно, , (13) т.е. передаточная функция цепочки последовательно соединенных звеньев равна произведению передаточных функций звеньев. Это значит, что такую цепочку можно изменить в структурной схеме одним эквивалентным звеном с передаточной функцией . Рис.10 2. Параллельное соединение звеньев направленного действия (рис.10б). Здесь на вход всех звеньев подается один и тот же входной сигнал ?, а выходной сигнал равен сумме выходных сигналов отдельных звеньев. , Причем Следовательно . (14) Таким образом, передаточная функция группы параллельно соединенных звеньев равна сумме передаточных функций отдельных звеньев. В структурной схеме такую группу звеньев можно заменить эквивалентным звеном с соответствующей передаточной функцией . 3. Соединение обратной связи (рис.10в). Обратная связь может быть положительной, если сигнал обратной связи xoc складывается со входным сигналом x (плюс у суммирующего элемента на рис.10в), или отрицательный, если xoc вычитается из x (минус на рис.10в). Схема описывается следующими уравнениями: ; . Здесь в первом уравнении знак плюс соответствует положительной обратной связи, а знак минус – отрицательной. Исключив отсюда , получим: . (15) Здесь положительной обратной связи соответствует знак минус, а отрицательной – плюс. Так как в дальнейшем будет использоваться соединение с отрицательной обратной связью, то необходимо запомнить, что передаточная функция соединения звеньев с такой связью будет равна дроби, где в числителе стоит произведение передаточных функций разомкнутой цепи, а в знаменателе – сумма единицы с произведением передаточных функций прямой и обратной связи. В распространенном частном случае систем автоматического регулирования используется единичная отрицательная обратная связь. В этом случае выражение (15) принимает вид: . (16) При исследовании систем автоматического регулирования часто помимо выходной величины y, интерес представляет величина ошибки . Подставив сюда вместо получим: , иди . Величина , определяемая по этой формуле, используется при исследовании точности следящих систем.

Похожие:

	Тема Основные понятия экономических информационных систем (эис) и... Тема Основные понятия экономических информационных систем (эис) и информационных технологий (ИТ) (6 часов) 6		К сдаче экзамена по дисциплине «информационные технологии в профессиональной... Основные понятия и определения дисциплины. Краткая история развития информационных технологий
	Курс лекций для студентов специальности «Финансы и кредит» специализации... Целью изучения первой темы является раскрытие понятия и значения информационных технологий обработки налоговой информации, как важного...		Основные понятия и определения Систем Консультант Плюс и/или оказание информационных услуг с использованием экземпляров Систем КонсультантПлюс
	Ооо "Ромашка" Отдел информационных технологий Протокол валидации компьютеризированной системы Обеспечивает эксплуатацию информационной системы подразделение информационных технологий		Государственное учреждение ветеринарии московской области Информации, содержащейся в базах данных, информационных технологий и технических средств, обеспечивающих формирование, обработку,...
	Автоматизированные системы обработки информации», «Электронные вычислительные... «Искусственный интеллект», «Программное обеспечение информационных технологий»		1. теоретические основы применения новых информационных технологий в управлении 5 Основные тенденции и проблемы в области разработки и применения информационных технологий 7
	1 Определения 1 Термины и определения Политика информационной безопасности информационных систем персональных данных гобуз «нокб»		Инструкция по обеспечению информационной безопасности при создании... Владивостока (далее – Инструкция) разработана в соответствии с требованиями Федерального закона от 27. 07. 2006 №149-фз «Об информации,...
	Теория информационной безопасности и методология защиты информации 5 Российской Федерации. В чем заключается сущность защиты информации, ее место в системе информационной безопасности, информация как...		1. Основные понятия и определения Во избежание неоднозначного толкования положений настоящего Договора Заказчиком и Подрядчиком были согласованы следующие определения...
	Факультет информационных технологий утверждаю Рабочая программа предназначена для бакалавров кафедр Информатики и математики и Информационных технологий как очной, так и заочной...		Антипиратская кампания Развитие информационных технологий и Интернета делает возможным широкий доступ граждан к информации, способствует их социальной и...
	Основные понятия, определения, сокращения 4 основные задачи Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ханты-Мансийского автономного		1. Основные понятия и определения