Automaatika Alused (2)

Suletud reguleersüsteem, struktuur, skeemi elemendid ja tööpõhimõte:
Automaatreguleerimissüsteem (ARS) on seadmete kompleks , mis koosneb töömasinast ning reast abiseadmeist, mis on ette nähtud töömasina juhtimiseks. Abiseadmed moodustavad automaatregulaatori. Reguleerimist iseloomustab pidev kontroll reguleeritava suuruse üle. Kontrolli teostadakse tagasiside abil.
Sektoriteks jagatud ringikestaga 2 tähistadakse signaalide liitmist. Valgesse sektorisse saabuv signaal loetakse positiivseks , musta sektorisse saabuv signaal negatiivseks.

Seadur annab välja võrdlussuuruse X0, millega määratakse vajalik reguleeritava suuruse väärtus

võrdleb seadurist X0 ja andurist y tulevaid signaale ning tekitab vajadusel veasignaali x= X0-y

ülesandeks on anda X0-ga samasuguse füüsikalise iseloomuga signaal y, mis on reguleeritava parameetriga võrdeline

muunduri ülesandeks on vajaduse korral võrdluselemendist tuleva veapinge muutmine

korrektsioonelement, mille ülesandeks on ARS omaduste parandamine dünaamilises režiimis, s.t siis, kui esinevad siirdeprotsessid

võimendi ülesandeks on veasignaali võimendamine

täiturmehhanism – selle abil mõjutadakse reguleerimisorganit

reguleerimisorgani abil mõjutab ARS reguleeritava protsessi käiku reguleerimisobjektis

reguleerimisobjektis toimuvad protsessid kuuluvadki reguleerimisele
Juhul kui reguleerimisorgani mõjutamine toimub vahetult võrdluselemendist tuleva signaali X energia arvel, on tegemist otsese ARS’iga, kui signaali võimendadakse, on tegemist kaudse ARS’iga.
*ARS’id on alati suletud süsteemid, kusjuures negatiivse tagasiside kaudu. Avatud ARS’i saame, kui katekestada tagasisisdeahel
[E. Mäesalu „Automaatreguleerimise teooria alused“ lk 4-7]
Ülekandetegur k
Igale ARS elemendile esineb üks või mitu mõju naaberelemtidelt või väliskeskkonnast. Iga element avaldab mõju ühele või mitmele teisele elemendile. Kõiki tegureid, mis mõjuvad elemendile ning põhjustavad tema olekus muudatusi nimetadakse sisendsuurusteks (x). Suurused, mis iseloomustavad elemendi olekut ja mis tekivad sisendsuuruste tõttu, nimetame väljundsuurusteks (y). Kõikide ARS elementide väljundsuurused olenevad sisendsuurustest, mitte vastupidi. Elemendi staatilisestest omadustest on näha, kuidas on väljund sõltuvuses sisendist staatilises režiimis. Staatilises režiimis on elemendi sisendid ja väljundid konstantsed.
Staatiliseks ülekandeteguriks (k) (võimendusteguriks) nimetadakse elemendi väljundi ja sisendi suhet staatilises režiimis. Staatiline ülekandetegur on dimensioonita kui väljund ja sisend on ühesuguse füüsikalise iseloomuga. Vastasel juhul esineb dimensioon . Staatilise ülekandeteguri saab leida valemist .
Kui staatiline karakteristik on sirge, siis on tegemist lineaarse objektiga, kui kõverjooneline, siis ebalineaarse elemendiga.
Staatilise ülekandeteguri leidmine elementide mitmesuguste lülituste korral

Elementide järjestiklülitus.
Teada on elementide staatilised ülekandetegurid
Elementide järjestiklülitus
Tuleb leida
Selgub , et staatiline ülekandetegur järjestiklülituse korral võrdub üksikute lementide ülekandetegurite korrutisega.

Elementide paralleellülitus.
Teada on:
Leida k=y/x
Paralleellülituse korral staatilised ülekandetegurid liituvad

Tagasisidega lülitus
Teada on
Leida k=y/x
*Keerulisemate lülituste korral võib kasutada järk-järgulist lahendamist.
Kirjutame välja staatilise ülekandeteguri avatuda ahela kohta:
ka = (k1 + k2)k3
Tagasisideahela staatiline ülekandetegur
kTS = k4k5
Seega
[E. Mäesalu „Automaatreguleerimise teooria alused“ lk 8-11]
Aperioodiline tüüplüli
Aperioodilise lüli nimetus tuleneb asjaolust, et tema väljund muutub hüppelise sisendi puhul monotoonselt ehk aperioodiliselt. Aperioodiline on nt. lüli, mis salvestab energiat või ainet, kusjuures salvestamine toimub läbi elemendi, mis takistab energia- või ainevoolu. Väljundsuurus y ja sisendsuurus x on seotud diferentsiaalvõrrandiga
Ajakonstant T näitab aega, mille jooksul siirdeprotsess lõppeks, kui väljundsuuruse muutmise kiirus oleks maksimaalne (nagu alghetkel ). Siirdekarakteristik on näidatud joonisel a
[ http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/AAR3330/2/2_9/2_9.html ; E. Mäesalu „Automaatreguleerimise teooria alused“ lk 42-45]
Staatiline ja dünaamiline reziim
Staatilises režiimis on elemendi sisendid ja väljundid konstantsed. Väljundi ja sisendi seost v = f (x) iseloomustadakse sageli staatilise karakteristikuga. Näiteks alloleval joonisel on kujutatud termopaari staatiline karakteristik. Staatilist režiimi nimetadakse mõnikord ka tasakaaluolukorraks.
Teist laadi sõltuvused on ARS ja tema elementide väljundite ja sisendite vahel siirdeprotsesside ajal (dünaamilises režiimis) kui esineb tasakaaluoleku rikkumine . Neid sõltuvusi iseloomustavad dünaamilised omadused, mis näitavad, kuidas ARS reageerib või selle üksikud elemedid sisendsuuruse muutumisele. Dünaamilisi omadusi kirjeldadakse analüütiliselt diferentsiaalvõrrandi, ülekande- ja sagedusfunktsiooni abil või graafiliselt – siirde – ja sageduskarakteristiku abil. Neid kasutadakse kolme tüüpi: amplituudi, faasi ja amplituudi-faasi sageduskarakteristikuid.
[E. Mäesalu „Automaatreguleerimise teooria alused“ lk 8; 27]
5