UKŁADY AUTOMATYKI

Automatyka – dziedzina nauki i techniki, która zajmuje się zagadnieniami sterowania różnorodnymi procesami, głównie technologicznymi i przemysłowymi.

Pojęcia podstawowe:• sygnał•element URA• sprzężenie zwrotne• układ regulacji automatycznej [URA]

Sygnał - wielkość fizyczna występująca w procesie sterowania, będąca nośnikieminformacji.

Podstawowe pojęcia

- badać stan i zachowanie się badanych układów fizycznych lub systemów,

- mierzyć badane wielkości,

- przekazywać informacje w czasie i przestrzeni,

- sterować wybranymi zjawiskami lub systemami

Za pomocą sygnału można:

- sygnał pneumatyczny

Rodzaje sygnałów stosowane w automatyce:

- sygnał elektryczny

- sygnał hydrauliczny

20 do 100kPa

1 do 16 MPa

prądowy 0 do 20mAnapięciowy 0 do 10V

Sygnał elektryczny

Parametry sygnału elektrycznego:

Okres - czas trwania jednego cyklu

Parametry sygnału elektrycznego:

– największe wychylenie z położenia równowagi

Amplituda

Parametry sygnału elektrycznego:

Częstotliwość- określa liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu

Parametry sygnału elektrycznego:

Pulsacja- wielkość określająca z jaką szybkością zmienia się zjawisko okresowe

Parametry sygnału elektrycznego:

Wartość maksymalna i minimalna

Parametry sygnału elektrycznego:

Wartość skuteczna- wartość skuteczna sygnału przemiennego jest równa wartość sygnału stałego, który powoduje takie same skutki energetyczne jak sygnał przemienny.

Parametry sygnału elektrycznego:

Wartość średnia

T - okres przebiegu, t0 - czas początkowy, w(t) - wartości chwilowe przebiegu, t - czas.

Parametry sygnału elektrycznego:

Wartość chwilowa

Układy regulacji automatyki - to zespół elementów biorących udział bezpośrednio w kierowaniu procesem automatyzacji, który jest uporządkowany na zasadzie ich wzajemnej współpracy, tzn. zgodnie z kierunkiem przepływu sygnału

Element porównujący oblicza różnicę między wartością sygnału zadanego w(t) a wartością sygnału wyjściowego y(t) otrzymaną z układu pomiarowego poprzez ujemne sprzężenie zwrotne. Na wyjściu elementu porównującego otrzymujemy sygnał uchybu e(t). W dobrze zaprojektowanym układzie regulacji wartość uchybu w stanie nieustalonym powinna być jak najmniejsza (przeregulowanie), natomiast w stanie ustalonym powinna być równa 0 (uchyb ustalony). Sygnał z elementu porównującego jest następnie przekazywany do elementu wykonawczego, który w odpowiedni sposób oddziałuje na obiekt. Dodatkowo na regulowany obiekt działać mogą zakłócenia z(t).

Sterowanie - polega na takim oddziaływaniu na obiekt sterowania, za pomocą sygnałów wejściowych, aby jego sygnały wyjściowe osiągnęły pożądaną wartość.

Podstawowe pojęcia

Wyróżnia się sterowanie w :- układzie otwartym- układzie zamkniętym

Element automatyki (człon) - podzespół, zespół, przyrząd lub urządzenie w którym można wyróżnić sygnał wejściowy i sygnał wyjściowy , lub sygnały wejściowe i wyjściowe

Podstawowe pojęcia

Charakterystyka statyczna - jest to wykres przedstawiający zależność sygnału wyjściowego „y” od sygnału wejściowego „x” dla stanu ustalonego.

Charakterystyki statyczne elementów automatyki

Charakterystyka statyczna liniowa

Charakterystyka statyczna nieliniowa

Charakterystyka czasowa - jest to przebieg wielkości wyjściowej, uzyskany pod wpływem impulsowej lub skokowej zmiany wielkości wejściowej, przy czym przed tą zmianą układ znajdował się wstanie ustalonym.

Charakterystyka czasowa

Charakterystyka czasowa

Ujemne sprzężenie zwrotne – jest to oddziaływanie sygnałów stanu końcowego procesu (sygnał wyjściowy), na jego sygnały wejściowy. Polega na otrzymywaniu przez układ informacji o własnym działaniu .

Podstawowe pojęcia

URA otwartym - układ automatyki, w którym sygnał wejściowy nie zależy od aktualnej wartości sygnału wyjściowego, przebieg sygnału następuje tylko w jednym kierunku, od wejścia do wyjścia.

Podstawowe pojęcia

URA zamknięty - układ automatyki, w którym przebieg sygnału następuje w dwóch kierunkach. Od wejścia do wyjścia przebiega sygnał realizujący wzajemne oddziaływanie elementów, natomiast od wyjścia do wejścia przebiega sygnał sprzężenia zwrotnego.

Podstawowe pojęcia

Symbole

SymbolePołączenia szeregowe

Połączenia równoległe

SymboleSprzężenie zwrotne

Schemat blokowy