Характеристики элементов систем автоматизации

Под характеристикой элемента понимают зависимость выходной величины от входной. Для отдельного, имеющего один вход и один выход элемента системы характеристика определяется однозначно. Так, характеристика исполнительного механизма (см. рис. 1.2, а, на стр. 5) имеет вид:

Δ_x = f (Δ),

а регулирующего органа

x = f (Δ_x).

Если элемент имеет два входа и один выход, то характеристика приобретает вид функции двух независимых переменных. Так, для объекта Об она будет иметь вид:

у = f (x, f_вн).

В некоторых случаях удобно разделять характеристики по каналам воздействия. Для того же объекта раздельные характеристики имеют вид:

по каналу х у = f(х), f_вн = соnst;

по каналу f_вн у = f (f_вн), х = соnst.

Для системы в целом также можно составить характеристики, отражающие влияние всех внешних факторов. Система (см. рис. 1.3 на стр. 6) имеет характеристику:

у = f (y_з, f_вн, Е).

Учитывая особенности каждой системы, можно положить постоянными некоторые из воздействий. Так, для стабилизирующего регулятора у_з = соnst. Если принять параметр источника энергии Е также постоянным (например, напряжение электрической сети), то характеристика системы приобретает вид:

y = f(f_вн).

Эта характеристика является наиболее существенной для системы регулирования, так как отражает связь между регулируемой величиной и действующими на объект внешними воздействиями.

В общем виде характеристика системы или ее элементов является функцией не только аргумента, но и его производных, т.е. представляет собой дифференциальное уравнение. Решение дифференциального уравнения описывает поведение выходной величины системы или элемента во времени при определенном изменении входной величины. Для этого часто пользуются скачкообразным, трапецеидальным и другими видами изменения входной величины.

Характеристику, отображающую поведение элемента в неустановившемся переходном режиме (dy/dτ ≠ 0), называют динамической характеристикой. Динамические характеристики можно представить в виде переходных характеристик, передаточных функций и амплитудно-фазовых характеристик.

Переходной характеристикой называют уравнение y = f(τ) при ступенчатом изменении величины x. Переходную характеристику можно получить решением дифференциального уравнения элемента, а также экспериментальным путем.

Передаточной функцией является отношение выходной и входной величин, выраженных в операторной форме, которую получают путем преобразования по Лапласу исходного дифференциального уравнения элемента.

Амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) представляет собой передаточную функцию, в которой оператор равен jω. АФХ можно получить экспериментально. Для этого элемент подвергают воздействию входного гармонического (синусоидального или косинусоидального) сигнала, фиксируя амплитуду и фазу выходного гармонического сигнала и сравнивая ее с амплитудой и фазой входного сигнала.

В отличие от рассмотренных динамических характеристик уравнение системы в установившемся состоянии (dy/dτ = 0) называют статической характеристикой.

ОСНОВНАЯ ЗАДАЧА АВТОМАТИЗАЦИИ

И СПОСОБЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ

Системы автоматизации решают комплекс задач по управлению работой холодильной машины или установки. Эти задачи следует разделять на основную и вспомогательные.

Основной задачей автоматизации является поддержание заданной температуры в объекте охлаждения или температуры хладоносителя. Эта задача решается путем автоматического регулирования температуры.

К вспомогательным задачам автоматизации относят питание испарителей жидким холодильным агентом, поддержание давления конденсации и др.

С постановкой и решением основной задачи тесно связана статическая характеристика холодильной установки.