Автоматизации производственных процессов |
Информационная система
Скачать презентацию |
||
<< Информационные системы в менеджменте | Отдел кадров >> |
Автор: ABC. Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Автоматизации производственных процессов.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 302 КБ.
Скачать презентацию№ | Слайд | Текст |
1 | ![]() |
Основы автоматизации производственных процессов |
2 | ![]() |
Основы теории автоматического управленияТеория автоматического управления - наука, которая изучает процессы управления, методы их исследования и основы проектирования автоматических систем. Для осуществления автоматического управления техническим процессом создается система, состоящая из управляемого объекта и связанного с ним управляющего устройства. Как и любое техническое сооружение, система должна обладать конструктивной жесткостью и динамической прочностью. Это означает, что система должна быть способной выполнять свои функции с требуемой точностью, несмотря на инерционные свойства и неизбежные помехи. 1 |
3 | ![]() |
Классификация САУ(САР). Все системы автоматического управления и регулирования делятся на следующие основные классы: 1 .По основным видам уравнений динамики процессов управления: - линейные системы; - нелинейные системы. 2.Каждый из этих основных классов делится на: - системы с постоянными параметрами; - системы с переменными параметрами; - системы с распределенными параметрами; - системы с запаздыванием и т.д. 2 |
4 | ![]() |
Основные понятия ТАУПараметры технологического процесса - это физические величины, определяющие ход технологического процесса (напряжение, сила тока, давление, температура, частота вращения и т.д.). Регулируемая величина (параметр) – это величина (параметр) технологического процесса, который необходимо поддерживать постоянным или изменять по заданному закону. Объект управления (объект регулирования, ОУ) – устройство, требуемый режим работы которого должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями. Управление – формирование управляющих воздействий, обеспечивающих требуемый режим работы ОУ. 3 |
5 | ![]() |
Мгновенное значениеОсновные понятия ТАУ. Мгновенное значение – это значение регулируемой величины в рассматриваемый момент времени. Измеренное значение – это значение регулируемой величины, полученное в рассматриваемый момент времени с помощью некоторого измерительного прибора. Объект управления (объект регулирования, ОУ) – устройство, требуемый режим работы которого должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями. Управление – формирование управляющих воздействий, обеспечивающих требуемый режим работы ОУ. 4 |
6 | ![]() |
РегулированиеОсновные понятия ТАУ. Регулирование – это частный вид управления, когда задачей является обеспечение постоянства какой-либо выходной величины ОУ. Автоматическое управление – это управление, осуществляемое без непосредственного участия человека. Входное воздействие (X) – это воздействие, подаваемое на вход системы или устройства. Выходное воздействие (Y) – это воздействие, выдаваемое на выходе системы или устройства. Внешнее воздействие (F)– это воздействие внешней среды на систему. 5 |
7 | ![]() |
Типовая структурная схемаОсновные понятия ТАУ. Типовая структурная схема одноконтурной САУ. Регулирование – это частный вид управления, когда задачей является обеспечение постоянства какой-либо выходной величины ОУ. 6 |
8 | ![]() |
Задающее воздействиеОсновные понятия ТАУ. G – задающее воздействие (входное воздействие Х) – воздействие на систему, определяющее заданный закон изменения регулируемой величины). u – управляющее воздействие – воздействие управляющего устройства на объект управления. УУ – управляющее устройство – устройство, осуществляющее воздействие на объект управления с целью обеспечения требуемого режима работы. F – возмущающее воздействие – воздействие, стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой величиной. ? – ошибка управления (? = х – у), разность между заданным (х) и действительным (у) значениями регулируемой величины. 7 |
9 | ![]() |
РегуляторОсновные понятия ТАУ. Р – регулятор, это комплекс устройств, присоединяемых к регулируемому объекту и обеспечивающих автоматическое поддержание заданного значения его регулируемой величины или автоматическое изменение ее по заданному закону. САР – система автоматического регулирования, это система с замкнутой цепью воздействия, в котором управление u вырабатывается в результате сравнения истинного значения у с заданным значением х. Дополнительная связь в структурной схеме САР , направленная от выхода к входу рассматриваемого участка цепи воздействий, называется обратной связью (ОС). Обратная связь может быть отрицательной или положительной. 8 |
10 | ![]() |
Классификация САР1. По назначению (по характеру изменения задания): - стабилизирующая САР, это система, алгоритм функционирования которой содержит задание поддерживать регулируемую величину на постоянном значении (x = const); - программная САР, это система, алгоритм функционирования которой содержит задание изменять регулируемую величину в соответствии с заранее заданной функцией (x изменяется программно); - следящая САР, это система, алгоритм функционирования которой содержит задание изменять регулируемую величину в зависимости от заранее неизвестной величины на входе САР (x = var). 9 |
11 | ![]() |
Содержащие один контурКлассификация САР. 2. По количеству контуров: - одноконтурные - содержащие один контур, - многоконтурные - содержащие несколько контуров. 3. По числу регулируемых величин: - одномерные - системы с 1 регулируемой величиной, - многомерные - системы с несколькими регулируемыми величинами. Многомерные САР в свою очередь подразделяются на системы: а) несвязанного регулирования, в которых регуляторы непосредственно не связаны и могут взаимодействовать только через общий для них объект управления; б) связанного регулирования, в которых регуляторы различных параметров одного и того же технологического процесса связаны между собой вне объекта регулирования. 10 |
12 | ![]() |
ТемпературыКлассификация САР. 4. По функциональному назначению: - температуры; - давления; - расхода; - уровня; - напряжения и т.д. 5. По характеру используемых для управления сигналов: - непрерывные, - дискретные (релейные, импульсные, цифровые). 6. По характеру математических соотношений: - линейные, для которых справедлив принцип суперпозиции; - нелинейные. 11 |
13 | ![]() |
Принцип суперпозицииКлассификация САР. Принцип суперпозиции (наложения): Если на вход объекта подается несколько входных воздействий, то реакция объекта на сумму входных воздействий равна сумме реакций объекта на каждое воздействие в отдельности. 7. По виду используемой для регулирования энергии: - пневматические, - гидравлические, - электрические, - механические и др. 8. По принципу регулирования: - по отклонению; - по возмущению; - комбинированные – объединяют в себе особенности предыдущих САР. 12 |
14 | ![]() |
Классификация элементов САР1. По функциональному назначению: - измерительные, - усилительно-преобразовательные, - исполнительные, - корректирующие. 2. По виду энергии, используемой для работы: - электрические, - гидравлические, - пневматические, - механические, - комбинированные. 13 |
15 | ![]() |
Классификация элементовСАР. 3. По наличию или отсутствию вспомогательного источника энергии: - активные (с источником энергии), пассивные (без источника). 4. По характеру математических соотношений: - линейные - нелинейные. 14 |
16 | ![]() |
Системы в которых имеется однозначная зависимостьКлассификация элементов САР. 5. По поведению в статическом режиме: - статические, это системы в которых имеется однозначная зависимость между входным и выходным воздействиями. - астатические , это системы в которых эта зависимость отсутствует. Пример: Зависимость угла поворота ротора электродвигателя от приложенного напряжения. При подаче напряжения угол поворота будет постоянно расти, поэтому однозначной зависимости у него нет. 15 |
17 | ![]() |
Характеристики и модели элементов и системСтатической характеристикой элемента называется зависимость установившихся значений выходной величины от значения величины на входе системы. Статическим называется элемент, у которого при постоянном входном воздействии с течением времени устанавливается постоянная выходная величина. Например, при подаче на вход нагревателя различных значений напряжения он будет нагреваться до соответствующих этим напряжениям значений температуры. 16 |
18 | ![]() |
Сигнал на выходеХарактеристики и модели элементов и систем. Астатическим называется элемент, у которого при постоянном входном воздействии сигнал на выходе непрерывно растет с постоянной скоростью, ускорением и т.д. Линейным статическим элементом называется безинерционный элемент, обладающий линейной статической характеристикой. 17 |
19 | ![]() |
Ошибка управленияХарактеристики и модели элементов и систем. САР называется статической, если при постоянном входном воздействии ошибка управления ? стремится к постоянному значению, зависящему от величины воздействия. САР называется астатической, если при постоянном входном воздействии ошибка управления ? стремится к нулю вне зависимости от величины воздействия. 18 |
20 | ![]() |
Динамические характеристикиПереходной характеристикой h(t) называется реакция объекта на единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях, т.е. при х(0) = 0 и у(0) = 0. Импульсной характеристикой ?(t) называется реакция объекта на ?-функцию при нулевых начальных условиях. Частотной характеристикой (ЧХ, АФЧХ и др.) называется зависимость амплитуды и фазы выходного сигнала системы в установившемся режиме при приложении на входе гармонического воздействия. 19 |
21 | ![]() |
Дифференциальные уравненияЛюбые процессы передачи, обмена, преобразования энергии и вещества математически можно описать в виде дифференциальных уравнений (ДУ). Любые процессы в САР также принято описывать дифференциальными уравнениями, которые определяют сущность происходящих в системе процессов независимо от ее конструкции и т.д. Решив ДУ, можно найти характер изменения регулируемой переменной в переходных и установившихся режимах при различных воздействиях на систему. 20 |
22 | ![]() |
УравненияДифференциальные уравнения. ?Х = х - х0 ?у = у - у0 F(х,у) = 0 21 |
23 | ![]() |
Преобразования ЛапласаПрямое преобразование Лапласа Обратное преобразование Лапласа 22 |
24 | ![]() |
Передаточные функцииПередаточной функцией называется отношение изображения выходного воздействия Y(s) к изображению входного X(s) при нулевых начальных условиях. Передаточная функция является дробно-рациональной функцией комплексной переменной: 23 |
25 | ![]() |
Типовые звенья САР- Усилительное Выходная величина Передаточная функция - Идеально интегрирующее Выходная величина Передаточная функция 24 |
26 | ![]() |
Реальное интегрирующееТиповые звенья САР. - Реальное интегрирующее Передаточная функция - Идеально дифференцирующее Выходная величина Передаточная функция 25 |
27 | ![]() |
Реальное дифференцирующееТиповые звенья САР. - Реальное дифференцирующее Передаточная функция - Апериодическое Дифференциальное уравнение Передаточная функция 26 |
28 | ![]() |
Дифференциальное уравнениеТиповые звенья САР. - Колебательное Дифференциальное уравнение Передаточная функция - Запаздывающее Выходная величина Передаточная функция 27 |
29 | ![]() |
Соединения звеньевПоследовательное соединение 28 |
30 | ![]() |
Параллельное соединениеСоединения звеньев. Параллельное соединение 29 |
31 | ![]() |
Обратная связьСоединения звеньев. Обратная связь «+» соответствует отрицательной ОС «-» - положительной. 30 |
32 | ![]() |
Передаточные функции САР1) Для нахождения передаточной функции CAP в разомкнутом состоянии необходимо разомкнуть систему путем отбрасывания входного сумматора. Возмущающее воздействие F приравнивается нулю. Система звеньев между точками разрыва образует разомкнутую систему. 2) Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию находится как отношение изображений выходного сигнала к изображению входного (задающего), с применением принципа суперпозиции, т.е. принимается, что возмущающий фактор отсутствует F(t)=0. 3) Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему фактору записывается с применением принципа суперпозиции, т.е. принимаем, что входное воздействие отсутствует . 31 |
33 | ![]() |
Ошибка системы32 |
34 | ![]() |
Коэффициенты ошибок33 |
35 | ![]() |
Коэффициент С1Коэффициенты ошибок. Коэффициент С0 принято называть коэффициентом статической или позиционной ошибки; коэффициент С1 - коэффициентом скоростной ошибки; С2 - коэффициентом ошибки от ускорения. 34 |
36 | ![]() |
35Коэффициенты ошибок. 35 |
37 | ![]() |
Критерий устойчивости МихайловаХарактеристический полином 36 |
38 | ![]() |
ВекторКритерий устойчивости Михайлова. При изменении частоты ? вектор D(j?), изменяясь по величине и направлению, будет описывать своим концом в комплексной плоскости некоторую кривую, называемую кривой (годографом) Михайлова. Если же значение частоты ? менять непрерывно от нуля до бесконечности, то вектор будет изменяться по величине и по направлению, описывая своим концом некоторую кривую (годограф), которая называется кривой Михайлова. 37 |
39 | ![]() |
Критерий устойчивостиМихайлова. 38 |
40 | ![]() |
Система автоматического управленияКритерий устойчивости Михайлова. Для того чтобы система автоматического управления была устойчива , необходимо и достаточно , чтобы вектор кривой Михайлова D(j?) при изменении ? от 0 до ? повернулся , нигде не обращаясь в ноль , вокруг начала координат против часовой стрелки на угол ?n/2, где n-порядок характеристического уравнения. Для то чтобы система автоматического управления была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы кривая (годограф) Михайлова при изменении частоты ? от 0 до ?, начинаясь при ? =0 на вещественной положительной полуоси, обходила только против часовой стрелки последовательно квадрантов координатной плоскости, где - порядок характеристического уравнения. 39 |
41 | ![]() |
Кривые МихайловаКритерий устойчивости Михайлова. Кривые Михайлова 40 |
42 | ![]() |
Критерий устойчивости НайквистаКритерий позволяет по амплитудно-фазовой частотной характеристике разомкнутой системы W(j ?) судить об устойчивости замкнутой системы. Для того чтобы замкнутая САУ была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы при изменении частоты ? от 0 до ? вектор, начало которого находится в точке (-1, j0), а конец на амплитудно-фазовой частотной характеристике разомкнутой системы W(j ?),повернулся бы в положительном направлении (против часовой стрелки) на угол ?k, где k- число правых корней характеристического уравнения разомкнутой системы, т.е. чтобы характеристика W(j ?) охватила точку (-1, j0) в положительном направлении k/2 раз. 41 |
43 | ![]() |
Частотная характеристикаКритерий устойчивости Найквиста. Если k = 0 частотная характеристика не охватывает точку (-1,j0) , то система устойчива и формулировка критерия устойчивости Найквиста упрощается. Если разомкнутая система устойчива, то для того чтобы замкнутая САУ была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы амплитудно-фазовая частотная характеристика разомкнутой системы W(j ?) при изменении ? от 0 до ? не охватывала точку (-1, j0). 42 |
44 | ![]() |
Амплитудно-фазовая характеристикаКритерий устойчивости Найквиста. Амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы 43 |
45 | ![]() |
Амплитудно-фазовые характеристики разомкнутой системыКритерий устойчивости Найквиста. Амплитудно-фазовые характеристики разомкнутой системы 44 |
46 | ![]() |
Логарифмические характеристики разомкнутой системыКритерий устойчивости Найквиста. Логарифмические характеристики разомкнутой системы 45 |
47 | ![]() |
Критерий устойчивости ГурвицаДля устойчивой системы необходимо и достаточно, чтобы определитель и все главные диагональные миноры матрицы были больше нуля. Если хотя бы один определитель будет равен нулю, то система будет находится на границе устойчивости. 46 |
48 | ![]() |
Запасы устойчивости системыГодограф W(j ?) 47 |
49 | ![]() |
Определяемые непосредственно по кривой переходного процессаПоказатели качества. 1) прямые - определяемые непосредственно по кривой переходного процесса, 2) корневые - определяемые по корням характеристического полинома, 3) частотные - по частотным характеристикам, 4) интегральные - получаемые путем интегрирования функций. 48 |
50 | ![]() |
Оценки качества переходной характеристикиФормула Хевисайда Перерегулирование 49 |
51 | ![]() |
Формула ХевисайдаОценки качества переходной характеристики. Формула Хевисайда Перерегулирование 50 |
52 | ![]() |
Переходная характеристикаОценки качества переходной характеристики. Переходная характеристика 51 |
53 | ![]() |
Степень затуханияОценки качества переходной характеристики. Степень затухания Статическая ошибка ?ст = х - xуст Время регулирования (время переходного процесса) TП определяется следующим образом: Находится допустимое отклонение ? = 5% xуст и строятся асимптоты ± ? Время TП соответствует последней точке пересечения x(t) с данной границей. То есть время, когда колебания регулируемой величины перестают превышать 5 % от установившегося значения. 52 |
54 | ![]() |
Корневые показатели качестваСтепень устойчивости Степень колебательности 53 |
55 | ![]() |
Типы регуляторов1) П-регулятор (пропорциональный регулятор) W(s) = K 2) И-регулятор (интегрирующий регулятор) 3) Д-регулятор (дифференцирующий регулятор) W(s) = K s. 4) ПИ-регулятор (пропорционально-интегральный регулятор) 54 |
56 | ![]() |
ПД-регуляторТипы регуляторов. 5) ПД-регулятор (пропорционально-дифференциальный регулятор) 55 |
57 | ![]() |
ПИД-регуляторТипы регуляторов. 6) ПИД-регулятор (пропорционально-интегро- дифференциальный регулятор) 56 |
«Автоматизации производственных процессов» |