Automaatika eksami küsimused(vastused) (3)

Juhtimine ja automaatjuhtimine.Küberneetika? Juhtimiseks nim mingi masina või protsessi mõjutamist, nii et selle töö annaks soovitatud tulemuse. Juhtida võib inimene või masin ise. Käsitsijuhtimise korral on kõik juhtimisfunksioonid usaldatud inimesele. Automatiseeritud juhtimisel on need jaotatud inimese ja automaatide vahel. Automaadid täidavad funksioone ,mida inimene pole füüsiliselt võimeline täitma, või pole inimesle vastuvõetavamad. Automaatjuhtimisega on tegemist siis kui süsteem talitab pikemat aega ilma inimese sekkumiseta. Automaatjuhtimise süsteem koosneb paljudest elementidest (Elektron võimendi, elmootor, hüdrosilindes jne) Struktuur skeemil kujutame neid ristkülikuna(mustkast) Küberneetika on juhtimisteooria ning süsteemide teootia .Jaguneb omakorda 3-eks(Automaatide teooria. Juhtimisteooria .Informatsiooniteooria) need jagunevad omakorda ( Informaatika .Automaatika ja Sidetehniks)Automaatika jaguneb üksikasjalikult veel automaatjuhtimine,automaatreguleerimine ja automaatkontroll.
Automaatkaitse ?Automaatkaitse väldib seadmele või inimesele ohtlike tööreziimide tekkimisi.nt;Liigvool kaitse.Liigpinge kaitse-väldib seadmetele ohtlike liigpinge tekkeid.nt.Liigrõhu kaitse kompressoritel.Blokkeerimine?-Peab vältima ohtlike olukordade tekkimist.2 kondaktorit ei tohi korraga rakenduda,siis tekib lühis. Kontaktor lahutab ja ühendab klemme siis saab reguleerida mispidi tahame,et mootori rootor ringi käiks.Paneb seadme lukku,ei luba teha valet viga. Automaatkontroll?-Mõõdab tehnoloogilise protsessi parameetreid.Nt:Temperatuuri kontroll-Möödab temperatuuri.Võib-olla termoomeeter võib-olla aga ka roheline või punane lamp. Automaatreguleerimine?-Automaatregulaatorid jagunevad 1) stabilisaator . (hoiavad mingi suuruse etteantud väärtusega võrdsed.)(pinge stabilisaator). 2)Programm regulaator -Muudavad ja hoiavad kontrollitavat suurust vastavalt etteantud programmile.(Etteantud suurus sõltub ajast sõltudes)3)Järgiv regulaator (kontrollivad valguse anduriga valgust) nt ukseavaja. Reguleerimine häiringu järgi?-Lisaks sisend suurusele mõjuvad obiektile veel mitmesugused häiringud,mis ka mõjutavad kontrollitavat väljundsuurust. Häiringud on nt toitepinge muutumine,ümbrustemperatuuri muutumine,obiekti või regulaatori vananemine ja kulumine , Koormuse muutumine jne. ((joonis1))Reguleerib kiiresti,häiringu tekkimisel hakkab kohe obiekti mõjutama. Reguleerimine väljundi järgi?-Eelised:reageerib kõikidele võimalikele häiringutele.
Puudused:hakkab toimima alles siis kui väljund on läinud paigast ära.((joonis2)) Kombineeritud süsteem-alustab reguleerimist häiringu tekkimisel,lõpplikult paneb paika väljundi järgi.Suletud juhtimissüsteemi struktuurskeem, elemendid ja toimimine?-P-Programmseade annab ette programmi,või sätte. Andur A kontrollib reguleeritavat parameetrit.y muundab selle võrdlemiseks sobivaks suuruseks. Annab tagasiseide elemendiga VE..E=x-y määrab vea signaali. x=x,siis E=0 ja regulaator midagi ei muuda.V-võimendi.T-täitur (ventiil, klapp )A-andur.Säte peab olema üks täpne suurus.Kui väljalülitamine toimub 5 v juures.Programm-ajaliselt muutub. Klassikalised ja moodsad juhtimismeetodid?-Klassikalised põhinevad tagasisidel ning vea järgi juhtimisel.Seega neid on eriti sobiv rakendada lihtsate ühe sisendi ja väljundiga süsteemide korral.Klassikaliste süsteemide juhtimiseks kasutatakse enamikus proportsionaalse,integraalse ja diferentsiaalse(PID) toimega regulaatoreid.Lihtsad süsteemid on enamasti ühemõõtmelised.1 sisendi ja 1 väljundiga.Sel juhul on juhtimispbjekti oleku ja väljundi vaheline sõltuvus määratav lihtsa funksiooniga ning selliseid süsteeme saab hästi juhtida ka väljundite järgi, Siia kuuluvad tagasisidemega süsteemid kus reguleeritakse väljundi või häiringu järgi.Moodsas juhtimismeetodid-Põhinevad süsteemi olekuruumil ja olekumuutujatel.Neid meetodeid rakendatakse,kui tegemist on keerukate mitme sisendi ja väljundiga mitmelisidusate mittelineaarsete süsteemidega. keeruliste obiektide korral kus on palju väljundeid ja sisendeid .Obiekti kujutatakse viibivina,oleku ruumis,mille igat punkti iseloomustab palju parameetreid.Regulaator viib obiekti etteantud punktist A punkti B.Juhtimine toimub matemaatilise mooduli järgi. Matemaatiliseks mooduliks on paljudest võrrandist koosnev mudeli süsteem.
Adaptiivregulaatorid?-See kohandab end iseseisvalt. Regulaator ise muudab vastavalt vajadusele oma vastavaid parameetreid ja kui vaja siis isegi struktuur skeemi.Need on targad ehk iseõppivad regulaatorid .Andurite liigitus ja struktuur?-1.kontrollitava parameetri järgi,ntx temperatuuri andur,kiiruse, nivoo(nii palju kui füüsikalisi suurusi,sisendi järgi)2.väljund suuruse järgi. elektrilise väljund suurusega.3. pneumaatilised , väljund suuruseks õhurõhk. Elektrilise liigitatakse veel omakord kahte suurde rühma: 1.parameetrilised, sisendsuuruse toimel muutub elektriahela parameeter (takistus, mahtuvus ,
induktiivsus )2.generaator andur,väljundsuuruseks emj. termopaarid. Seadist, mis muundab mõõdetava füüsikalise suuruse(nt. rõhu, kiiruse vms.)teiseks suuruseks (signaaliks), mida on parem võimendada, mõõta, edastada või töödelda, nimetatakse anduriks. Andurid on automaatikasüsteemi väga vastustusrikkad
elemendid, sest anduri viga mõjutab kogu süsteemi töödReostaat tajur ehk Takistus- ja potentsiomeetertajurid?- Takistus- ja potentsiomeetertajurid on parameetrilised, muutuva aktiivtakistusega tajurid,kus liuguri asendi või pöördenurga muutus põhjustab tajuri elektrilise takistuse muutumise.Kuna praktikas on sobivam saada väljundsignaal pinge muutusena, siis lülitatakse takistustajur mõõteahelasse enamasti potentsiomeetrina. Sel juhul nimetatakse tajurit potentsiomeetertajuriks. Takistustajuri aktiivtakistus on liuguri asendi funktsioon
R=x=Rx x kus x on liuguri kaugus tema äärmisest asendist ning Rx potentsiomeetri ühe pikkusühiku takistus. Potensiomeeterlülitus(skeem)
Potentsiomeetertajuri tunnusjoon R = f (x) on sirge ainult tühijooksul kui koormustakistus Rk _ _.Kõigil muudel juhtumitel on tunnusjoon mittelineaarne, kusjuures oluliselt mittelineaarseks muutub tunnusjoon juhul kui R0 > Rk
Termotakistid?-Termotakisti on takisti , mille takistus sõltub temperatuurist. Termotakisteid on kahte tüüpi: 1)termistor, mille takistus temperatuuri tõusmisel väheneb, st on negatiivse takistuse temperatuuriteguriga. 2) posistor , mille takistus temperatuuri tõusmisel kasvab, st on positiivse takistuse temperatuuri teguriga. termotakisteid kasutatakse elekrtoonikas soojuse mõõtmiseks ja temperatuuri reguleerimise juhtimiseks
Tensotakisti ?-Elektrotehnikas ja elektroonikas on kasutusel ka mitmesugused mittelineaartakistid. Mittelineaartakisti takistus sõltub välismõjuritest, mehaanilisest deformatsioonist (tensotakisti) Takistustajurite hulka kuuluvad ka tensotajurid, mille takistus muutub tajuri deformeerimisel. Tensotajureid kasutatakse jõudude, momentide , rõhkude ning dünaamilistes süsteemides ka kiirenduse mõõtmiseks. Tensotajurid jagunevad pealekleebitavateks traat - ja linttajuriteks ning integraallülitustena toodetavateks pooljuhttensotajuriteks. Traat-tensotajur koosneb aluskilele sik-sakina paigutatud traadist, mille takistus deformeerimisel muutub (joonis 2.2). Traadi kogudeformatsioon sõltub tajuri mõõtmetest, s. o. pikkusest A ning sik-sakkide arvust ehk kaudselt tajuri laiusest B.
Mahtuvustajurid?- Mahtuvustajurites muundatakse lineaarnihe või nurgamuutus kondensaatori mahtuvuse muutuseks. Plaatkondensaatori mahtuvus arvutatakse üldjuhul valemiga:
Kus
on elektroodidevahelise keskkonna dielektriline läbitavus, on vaakumi dielektriline läbitavus, Er - suhteline dielektriline läbitavus, Ge -elektroodidevahelise pilu geomeetriline juhtivus. Seega, kondensaatori mahtuvust on võimalik muuta elektroodidevahelise pilu geomeetriliste mõõtmete või isolaatori dielektrilise läbitavuse muutmisega
Muutuva dielektrilise läbitavusega mahtuvustajuriks ?-on kahe vedelikku sukeldatud elektroodiga kondensaator, mille mahtuvus on vedelikku sukeldatud osa x ja väljaulatuva osa h-x mahtuvuste summa. Dielektriliste vedelike ja puistematerjalide nivoo mõõtmisel kasutatakse isoleerimata elektroode. Mahtuvustajurite elektroodide (plaatide) vastava profileerimisega on võimalik saada tajureid, mille mahtuvus C on lineaarses sõltuvuses paagis oleva vedeliku ruumalast V, s. t. C = c V, kus c on tajuri erimahtuvus
Induktiivtajurid?-Induktiivtajuriteks nimetatakse suurt rühma tajureid, kus sisendsuuruse (deformatsiooni, nihke, jõu, momendi) muutus põhjustab elektromagnetilise süsteemi induktiivsuse muutumist. Lugedes suhteliselt väikese õhupiluga ferromagnetilises süsteemis puistevoo tühiseks, võib mähise induktiivsuse avaldada valemiga
Termopaartajurid?- Termopaartajurid ehk termopaarid on samuti elektromotoorjõu generaatorid. Nende temperatuuridiapasoon on väga lai - absoluutse nulli vahetust lähedusest kuni metallide sulamistemperatuurideni. Temperatuuridel kuni 700 °C kasutatakse peale termopaaride ka teisi, nt. takistustermotajureid. Vahemikus 700...1600 °C kasutatakse praktiliselt ainult termopaare. Temperatuuril üle 1600 °C on peamiselt kasutusel optilised püromeetrid. Termopaaridega saab mõõta otseselt temperatuuride vahet. Nende jadaühendusega saab oluliselt suurendada anduri väljundsignaali ning tundlikkust. Täpistermopaaridega mõõdetakse temperatuuride erinevust alates 10-6 _C(joonis 2.13).
Halli tajur?- Halli tajuri töö põhineb Halli efektil, mis seisneb elektrivälja tekkimises magnetväljas asetsevas vooluga juhis. Elektriväli on nii magnetväljaga kui ka voolu suunaga risti. Isotroopse (igas suunas ühesuguste füüsikaliste omadustega) juhi korral on elektrivälja tugevus E = RH x j, kus H on magnetvälja tugevus, j voolutihedus ja R Halli konstant; viimane on pöördvõrdeline vabade laengukandjate kontsentratsiooniga juhis Halli efekti põhjustab laengukandjate kõrvalekaldumine magnetvälja mõjul risti voolu suunaga. Metallides, kus vabade elektronide kontsentratsioon on suur, on Halli efekt nõrk. Pooljuhtides on Halli efekt seda märgatavam, mida suurem on elektronide ja aukude liikuvuse erinevus ning mida väiksem on pooljuhi elektrijuhtivus. Halli tajureid kasutatakse magnet- ja elektriväljade tugevuse mõõtmisel. Kuna vooluga juhi poolt tekitatud magnetvälja tugevus on võrdeline vooluga, kasutatakse Halli tajureid ka vooluandurites. (joonis 2.14).
PID regulaatorid?- Kõige levinumaid klassikalisi juhtimismeetodeid on väljundi tagasisidega vea järgi juhtimine ja juhttoime moodustamine propotsionaalse-intrigeeriva-diferentseeriva ehk pid regulaatoriga, mille ülekandefunktsioon WPID=KP+Kd*p+KI/p kus Kp,Kd ja Ki on vastavalt regulaatori proportsionaalse, diferentseeriva ja integreeriva osa võimendustegurid.Regulaatori süntees seisneb nende tegurite valikus nii, et oleks tagatud süsteemi nõutavad dünaamilised omadused
Staatiline ja dünaamiline reziim ?- Staatiliseks ehk püsireziimiks nimetatakse olekut kus sisend suurus ja väljund suurus ei muutu(nt mootor töötab konstantse kiirusega).Dünaamiliseks reziimiks ehk siirdeprotsessiks nim.üleminekut ühest püsireziimist teise
Staatilised-tunnusjooned,selle näited,tundetustsoon,hüsterees?- Staatiline tunnusjoon väljendub seost sisend ja väljund tunnuse vahel staatilises reziimis.Näited:Lineaarne,mittelineaarne, relee karakteristika.Nim olekut kus sisend ja väljund suurus ei muutu.nt; mootor töötab konstantse kiirusega.
Ülekandetegur ja selle kolm vormi?- On sisendsuuruse ja väljundsuuruse suhe Väljendatakse kolmel viisil: Staatiline: ks=y/x y=kx Dünaamiline:kd=Δy/Δx.. Suhteline:ksuht=Δy/yo/Δx/xo
Siirdetunnusjoon ehk hüppekaja?- Näitab kuidas toimub üleminek ühest püsiolekust teise.Kuna siirdeprotsessi kulg sõltub lisaks vaadeldava elemendi(või regulaatori tervikuna ),omadustele ka sisendsignaalist(sellest kuidas see muutub), siis tuleb kasutada uurimisel standartset sisendsignaali muutust.Näitab väljundsuuruse muutumist ajas,kui sisendis toimus ühikhüppe
Tüüplülid?- Proportsionaalne-Väljund muutub võrdeliselt sisendiga. y=kx. Näiteks pingejagur,op võimendi. Aperioodiline lüli-Erineb proportsionaalsest selle poolest,et inertsi ei saa arvesse võtmata jätta.Näited:elektrimasinad soojenemise seisukohalt, elektrimootorid ,mille rootorimass on küllalt suur.Τ=dy/dt + y = kx y=yo(1-eˇt/ Τ) τ Integreeriv lüli-nim. lüli mille väljund suuruse muutumise kiirus on võrdeline τi dy/dt= x sisendsuurusega. Differentseeriv lüli-nimetatakse lüli mille väljund on võrdeline sisend suuruse muutumise kiirusega.Lüli annab signaali ainult siirdeprotsessi ajal. Võnkelüli- Siirdeprotsess on võnkuva iseloomuga . Viitelüli-Tekitab viite ehk hilistuse.Nimetatakse lüli mille väljund on võrdeline sisendiga,mis esines ajavahemikul τ . y(t)=kx(t- τ)
Tagasiside liigid?-Neg tagasiside.Tagasiside signaal on sisendsignaaliga vastas faasis.pos tagasiside-Signaalid samas faasis,tugevndab signaali.Teatud tugevuse korral põhjustab genereerimist.Jäik tagasiside-mõjub nii staatilise kui ka dünaalilises reziimis.Elastne .Mõjub ainult siis kui väljund signaal muutub.St siirdeprotsessi ajal. Saavutatakse sel teel,et tagasiside ahelasse paigutatakse diferenseeriv lüli.
Reguleerimis kvaliteedi näitajad?-Süsteemi poriekteerimisel tuleb esmalt kontrolida süsteemi stabiilsust.Kui süsteem on stabiilne siis kontrollitakse kas ta reageerib nõutava kvaliteediga.Selleks arvutatakse reguleerimise kvaliteedi näitajad.Need on 1) Staatiline viga,see ei või olla suurem kui lubatav Staatiline protsess jääb siis järgi kui siirdeprotsess on lõppenud..2)Siirdeprotsessi kestvus Ts ei tohi olla ple normi.peab olema nõutaval tasemel3)ülereageerimimise kasutamise eesmärk on siirdeaja vähendamine.Kasutatakse ka veel teisigi kvaliteedi näitajaid.nt sumbuvus .Võndete arv siirdeaja vältel.