Формализация в терминах передаточных функций, Принцип работы системы и функциональная схема САР - Цифровая система автоматического регулирования температуры воды в баке

Принцип работы системы и функциональная схема САР

В данной работе рассматривается система автоматического регулирОвания температуры воды в баке. Схема САР представлена на рисунке 1.

принципиальная схема сар температуры воды в баке

Рисунок 1 - Принципиальная схема САР температуры воды в баке

Поддержание постоянной температуры воды необходимо для работы многих устройств. В частности, необходимо поддерживать постоянную температуру воды в бассейне, котельной, аквариуме. Поэтому САР температуры воды в баке является важной составной частью многих устройств.

При поступлении новой воды в бак температура воды в нем может измениться. Значение температуры измеряется с помощью термопары. Измеренное с помощью термопары напряжение сравнивается с напряжением на выходе моста сопротивлений, которое формируется с учетом положения движка потенциометра. Разность этих напряжений является напряжением рассогласования, которое подается на вход усилителя. На выходе входной сигнал усиливается до значения.

Если данное напряжение не равно нулю, в обмотке возбуждения генератора Г будет протекать ток. При этом образуется магнитный поток ФУ, который действует на обмотки якоря генератора, вращающегося с частотой. При этом в обмотке индуцируется ЭДС. Под действием этого ЭДС устанавливается ток якоря, который подается в обмотку якоря двигателя, приходящей под действием тока обмотки возбуждения во вращение.

Угловая скорость вращения вала двигателя передается на вал редуктора. Редуктор -- это механизм, передающий и преобразующий вращающий момент. В данном случае угловая скорость на входном валу равна угловой скорости вращения вала редуктора, а скорость на выходном валу редуктора равна. Эта угловая скорость влияет на угол поворота вентиля, который влияет на поток топлива и поток теплоты. Под действием потока теплоты происходит нагрев воды в баке.

В состав данной САР входят:

    1. Мост сопротивлений 2. Цифровой регулятор 3. Генератор 4. Двигатель 5. Редуктор 6. Бак с водой 7. Термопара

В составе схемы существуют различные типы элементов, каждый из которых выполняет свою функцию в системе. Элементами функциональной схемы являются:

Объект управления (6) - это элемент САР, управление поведением которого является целью создания системы автоматического управления. В данном случае объектом управления является бак с водой.

Измерительное устройство - это элемент САР, назначением которого является измерение значения управляемой величины. В данном случае управляемой величиной является температура, а измерительным устройством является термопара.

Задающее устройство - это элемент САР, который служит для задания необходимого значения управляемой величины. В данном случае задающим воздействием является напряжение Uз

Сравнивающее устройство - это элемент САР, служащий для сравнения значения управляемой величины с ее заданным значением. В данной схеме сравнивающим устройством является мост сопротивлений. Данное устройство выявляет разницу между напряжением термопары и заданным напряжением, на его выходе - сигнал рассогласования.

Цифровой регулятор (2) - это

Исполнительное устройство - это элемент САР, который воздействует на управляющий орган объекта. В данной схеме роль исполнительного устройства играют несколько элементов: генератор, электродвигатель, редуктор, задвижка для подачи топлива

Среди систем с импульсной модуляцией только системы с амплитудной модуляцией относятся к линейным системам (импульсные линейные системы). Системы, в которых выполняется дискретизация сигнала по уровню, принято относить к релейным системам; для их анализа и синтеза применяются методы теории непрерывных нелинейных систем. Цифровые системы, в которых выполняется квантование сигнала, как по времени, так и по уровню, могут исследоваться с помощью математического аппарата линейных импульсных систем при условии достаточно малой величины дискретизации уровня сигнала.

Для устранения нежелательных эффектов необходимо соблюдать следующие условия (3):

    - разрядность входных и выходных преобразователей, а также диапазон представления чисел в процессоре должен быть достаточно большим и соответствовать друг другу; - разрядность преобразователя непрерывной величины в код следует выбирать таким образом, чтобы его погрешность квантования была меньше статических и динамических ошибок датчика; - разрядность преобразователя кода в непрерывную величину целесообразно задавать такой, чтобы изменение управляющего сигнала на один шаг квантования вызывало после прохождения через непрерывную часть системы изменение кода в преобразователе непрерывной величины в код на единицу младшего разряда.

Проблемы обеспечения заданных показателей качества управления связано, в частности, с числом уровней квантования входного сигнала, который зависит как от энергетических характеристик, от алгоритма обработки информации, так и ограниченно соответствующими характеристиками преобразователей непрерывных сигналов в код и длиной разрядной сетки ремиконта.

В цифровых системах, как правило применяется простейшая форма выходных импульсов с ЦАП - прямоугольные импульсы, которые следуют со скважностью равнй 1. Выбор периода квантования соотносить с особенностями собственного движения ОУ внутри интервала квантования. Он должен быть таким, чтобы внутри него не было значительных колебаний переходного процесса. Чем меньше Т0, тем ближе дискретная система к непрерывной.

Похожие статьи




Формализация в терминах передаточных функций, Принцип работы системы и функциональная схема САР - Цифровая система автоматического регулирования температуры воды в баке

Предыдущая | Следующая