Вопрос1:Классификация автоматических систем по характеру внутренних динамических процессов
Билет 1. Вопрос1: Понятие о замкнутых автоматических системах. Существует чрезвычайно большое разнообразие автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми различными физическими процессами во всех областях техники. Примерами автоматических систем могут служить: б) автомат, выбрасывающий какие-либо предметы (билеты, шоколад) при опускании в него определенной комбинации монет; г) автопилот, поддерживающий определенный курс и высоту полета самолета без помощи летчика; е) система самонаведения снаряда на цель и пр. Все эти и им подобные автоматические системы можно разделить на два больших класса: 1) автоматы, выполняющие определенного рода одноразовые или многоразовые операции; сюда относятся, например, автомат включения освещения, билетный автомат и т. п.; 2) автоматические системы, которые в течение длительного времени нужным образом изменяют (или поддерживают неизменными) какие-либо физические величины (координаты движущегося объекта, скорость движения, электрическое напряжение, частоту, температуру, давление, громкость звука и пр.)в том или ином управляемом процессе. Сюда относятся автоматические регуляторы.следящие системы, автопилоты, системы самонаведения и т.п. Общая схема незамкнутой системы в двух вариантах представлена на рис.1,1 а и б. Это — простейшие схемы управления: полуавтоматические, когда источником воздействия является человек, и автоматические, если источником воздействия является изменение каких-либо внешних условий, в которых работает данная система (температура или давление окружающей среды, электрический ток, освещенность, изменение частоты и т. п.). Характерным для незамкнутой системы является то, что процесс работы системы не зависит непосредственно от результата ее воздействия на управляемый объект, т. е. в ней отсутствует обратная связь. Естественным дальнейшим усовершенствованием автоматическом системы является замыкание ее выхода со входом таким образом, чтобы контрольные приборы, измерив некоторые величины, характеризующие определенный процесс в управляемом объекте, сами служили бы одновременно и источником воздействия на систему, причем величина этого воздействия зависела бы оттого, насколько отличаются измеренные величины на управляемом объекте от требуемых значений. Таким образом, возникает замкнутая автоматическая система. Характерной особенностью этой системы является наличие обратной связи, благодаря которой информация о состоянии управляемого объекта передается в управляющее устройство. Очевидно, что в замкнутой автоматической системе имеется полная взаимозависимость работы всех звеньев друг от друга. Протекание всех процессов в замкнутой системе коренным образом отличается от процессов в незамкнутой системе. Замкнутая система совершенно по другому реагирует на внешние возмущающие воздействия. Различные ценные свойства замкнутых автоматических систем делают их незаменимыми во многих случаях, когда требуется точность и быстродействие управления.
|
|
|
|
|
|
Вопрос 2: Определение устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам
Устойчивость замкнутой системы автоматического регулирования можно оценить при помощи совместного анализа характера логарифмических амплитудной и фазовой частотных характеристик разомкнутой системы.
Построение л. а. х. производится по выражению
где A 
— модуль частотой передаточной функции разомкнутой системы.
Для построения л. а. х. и л. ф. х. используется стандартная сетка. По оси абсцисс откладывается угловая частота в логарифмическом масштабе, т. е. наносятся отметки, соответствующие lgw, а около отметок пишется само значение частоты w в рад/с.
По оси ординат откладывается модуль в децибелах (дБ). Для этой цели на ней наносится равномерный масштаб. Ось абсцисс должна проходить через точку 0 дБ, что соответствует значению модуля А(w) = 1, так как логарифм единицы равен нулю.
|
|
|
Ось ординат может пересекать ось абсцисс (ось частот) в произвольном месте. Следует учесть, что точка w = 0 лежит на оси частот слева в бесконечности, так как lg 0=-∞. Поэтому ось ординат проводят так, чтобы справа от нее можно было показать весь ход л. а. х.
3. Найти функцию веса w(t) по известной переходной функции h(t).h(t) = 5 t
W=h’(t)=5t=5
Билет 2.
Вопрос1:Классификация автоматических систем по характеру внутренних динамических процессов.
Основными признаками деления автоматических систем на большие классы по характеру внутренних динамических процессов являются следующие:
1) непрерывность или дискретность (прерывистость) динамических процессов во времени,
2) линейность или нелинейность уравнений, описывающих динамику процессов регулирования.
По первому признаку автоматические системы делятся:
А) системы непрерывного действия,
Б) системы дискретного действия (импульсные и цифровые),
В) системы релейного действия.
По второму признаку каждый из указанных классов (кроме релейного) делится:
А) системы линейные,
|
|
|
Б) нелинейные.
Системы же релейного действия относятся целиком к категории нелинейных систем.
А) Системой непрерывного действия называется такая система, в каждом из звеньев которой непрерывному изменению входной величины во времени соответствует непрерывное изменение выходной величины. При этом закон изменения выходной величины во времени может быть произвольным, в зависимости от формы изменения входной величины и от вида уравнения динамики (или характеристики) звена.
Чтобы автоматическая система в целом была непрерывной, необходимо, прежде всего, чтобы статические характеристики всех звеньев системы были непрерывными.
Б) Системой дискретного действия называется такая система, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина изменяется не непрерывно, а имеет вид отдельных импульсов, появляющихся через некоторые промежутки времени.
Импульсное звено - преобразует непрерывный входной сигнал в последовательность импульсов. Если последующее звено системы тоже дискретное, то для него не только выходная, но и входная величина будет дискретной (импульсной). К дискретным автоматическим системам относятся системы импульсного регулирования (т. е. системы с импульсным звеном), а также системы с цифровыми вычислительными устройствами.
В) Системой релейного действия называется такая система, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина в некоторых точках процесса, зависящих от значения входной величины, изменяется скачком. Статическая характеристика релейного звена имеет точки разрыва.
А) Линейной системой называется такая система, динамика всех звеньев которой описывается линейными уравнениями (алгебраическими и дифференциальными или разностными). Для этого необходимо, прежде всего, чтобы статические характеристики всех звеньев системы были линейными, т. е. имели вид прямой линии (картинка 1, а и б).
Если динамика всех звеньев системы описывается обыкновенными линейными дифференциальными (и линейными алгебраическими) уравнениями с постоянными коэффициентами, то систему называют обыкновенной линейной системой.
Если в уравнении динамики какого-либо звена линейной системы имеется хотя бы один или несколько переменных во времени коэффициентов, то получается линейная система с переменными параметрами. Если какое-либо звено описывается линейным уравнением в частных производных (например, имеют место волновые процессы в трубопроводе или в электрической линии), то система будет линейной системой с распределенными параметрами.
Если динамика какого-либо звена системы описывается линейным уравнением с запаздывающим аргументом (т. е. звено обладает чисто временным запаздыванием или временной задержкой τ передачи сигнала (рис. 1.13)), то система называется линейной системой с запаздыванием.
Б) Нелинейной системой называется такая система, в которой хотя бы в одном звене нарушается линейность статической характеристики или же имеет место любое другое нарушение линейности уравнений динамики звена (произведение переменных или их производных, корень, квадрат или более высокая степень переменной, любая другая нелинейная связь переменных и их производных).
Следовательно, к нелинейным системам относятся, в частности, все системы, в звеньях которых имеются статические характеристики любого из многих видов (показанных на картинке 1, в – и). К ним же относятся и все системы релейного действия (картинка 3).
Нелинейными могут быть также и системы с переменными параметрами, с распределенными параметрами, с запаздыванием, импульсные и цифровые системы, если в них где-либо нарушается линейность уравнений динамики (в цифровых системах это связано, в частности, с квантованием сигнала по уровню).
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 668; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!