องค์ประกอบของระบบอัตโนมัติ

ระบบอัตโนมัติใด ๆ ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างที่แยกจากกัน เชื่อมต่อกันและทำหน้าที่บางอย่าง ซึ่งมักจะเรียกว่าองค์ประกอบหรือวิธีการทำงานอัตโนมัติ... จากมุมมองของงานการทำงานที่ดำเนินการโดยองค์ประกอบในระบบ สามารถแบ่งออกเป็นการรับรู้ การตั้งค่า การเปรียบเทียบ การเปลี่ยนแปลง การจัดการ และการแก้ไข

องค์ประกอบเซ็นเซอร์หรือทรานสดิวเซอร์หลัก (เซ็นเซอร์) วัดปริมาณที่ควบคุมของกระบวนการทางเทคโนโลยีและแปลงจากรูปแบบทางกายภาพหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง (ตัวอย่างเช่น เทอร์โมมิเตอร์วัดไข้ แปลงความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นเทอร์โมอีเอ็มเอฟ)

องค์ประกอบการตั้งค่าของระบบอัตโนมัติ (องค์ประกอบการตั้งค่า) ใช้เพื่อตั้งค่าที่ต้องการของตัวแปรควบคุม Xo ค่าจริงต้องตรงกับค่านี้ ตัวอย่างของแอคทูเอเตอร์: แอคทูเอเตอร์เชิงกล แอคทูเอเตอร์ไฟฟ้า เช่น ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ ตัวเหนี่ยวนำและสวิตช์แบบปรับค่าได้

ตัวเปรียบเทียบสำหรับระบบอัตโนมัติจะเปรียบเทียบค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าของค่าที่ควบคุม X0 กับค่าจริง X สัญญาณข้อผิดพลาดที่ได้รับที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ ΔX = Xo — X จะถูกส่งผ่านแอมพลิฟายเออร์หรือโดยตรงไปยังไดรฟ์

องค์ประกอบการแปลงทำหน้าที่แปลงสัญญาณที่จำเป็นและขยายสัญญาณในแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็ก อิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ และแอมพลิฟายเออร์อื่นๆ เมื่อกำลังสัญญาณไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานต่อไป

องค์ประกอบผู้บริหารสร้างการดำเนินการควบคุมบนวัตถุควบคุม พวกเขาเปลี่ยนปริมาณของพลังงานหรือสสารที่ป้อนหรือนำออกจากวัตถุควบคุมเพื่อให้ค่าที่ควบคุมสอดคล้องกับค่าที่กำหนด

องค์ประกอบการแก้ไขทำหน้าที่ปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการจัดการ

นอกจากองค์ประกอบหลักในระบบอัตโนมัติแล้ว ยังมีบริษัทย่อยซึ่งรวมถึงอุปกรณ์สวิตชิ่งและองค์ประกอบป้องกัน ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และอุปกรณ์ส่งสัญญาณ

ทุกอย่าง องค์ประกอบอัตโนมัติ โดยไม่คำนึงถึงวัตถุประสงค์ พวกเขามีลักษณะเฉพาะและพารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะการดำเนินงานและเทคโนโลยีของพวกเขา

ลักษณะสำคัญของคุณสมบัติหลักคือลักษณะคงที่ขององค์ประกอบ... แสดงถึงการพึ่งพาของค่าเอาต์พุต Хвх บนอินพุต Хвх ในโหมดนิ่ง เช่น Xout = ฉ(ซิน). ขึ้นอยู่กับอิทธิพลของเครื่องหมายของปริมาณที่ป้อน ผันกลับไม่ได้ (เมื่อเครื่องหมายของปริมาณที่ป้อนคงที่ตลอดช่วงของการแปรผัน) และลักษณะคงที่ที่ผันกลับได้ (เมื่อการเปลี่ยนแปลงเครื่องหมายของปริมาณที่ป้อนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน เครื่องหมายของปริมาณผลผลิต) แตกต่างกัน

คุณลักษณะไดนามิกใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพขององค์ประกอบในโหมดไดนามิก เช่น ด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของค่าอินพุต ถูกกำหนดโดยการตอบสนองชั่วคราว ฟังก์ชันการถ่ายโอน การตอบสนองความถี่ การตอบสนองชั่วคราวขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุต Xout ตามเวลา τ: Xvx = f (τ) — ด้วยการเปลี่ยนแปลงแบบกระโดดของสัญญาณอินพุต Xvx

ปัจจัยการส่งผ่านสามารถกำหนดได้จากลักษณะคงที่ขององค์ประกอบ ทรานสเฟอร์แฟกเตอร์มีสามประเภท ได้แก่ สแตติก ไดนามิก (ดิฟเฟอเรนเชียล) และสัมพัทธ์

อัตราขยายคงที่ Kst คืออัตราส่วนของค่าเอาต์พุต Xout ต่ออินพุต Xin นั่นคือ Kst = Xout / Xvx ทรานสเฟอร์ แฟกเตอร์ บางครั้งเรียกว่า คอนเวอร์ชั่น แฟกเตอร์ ในความสัมพันธ์กับองค์ประกอบโครงสร้างเฉพาะ อัตราส่วนการส่งผ่านแบบคงที่เรียกอีกอย่างว่า อัตราขยาย (ในแอมพลิฟายเออร์) อัตราส่วนการลด (ในกระปุกเกียร์) ปัจจัยการเปลี่ยนแปลง (ในหม้อแปลง) เป็นต้น

สำหรับองค์ประกอบที่มีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนแบบไดนามิก (ดิฟเฟอเรนเชียล) Kd เช่น Kd = ΔХвх /ΔXvx

ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านสัมพัทธ์ Cat เท่ากับอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในค่าเอาต์พุตขององค์ประกอบ ΔXout / Xout.n ต่อการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของปริมาณอินพุต ΔXx / Xx.n

แมว = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

โดยที่ Xvih.n และ Xvx.n — ค่าเล็กน้อยของปริมาณเอาต์พุตและอินพุต ค่าสัมประสิทธิ์นี้เป็นค่าที่ไม่มีมิติและสะดวกเมื่อเปรียบเทียบองค์ประกอบที่แตกต่างกันในการออกแบบและหลักการทำงาน

เกณฑ์ความไว — ค่าที่น้อยที่สุดของปริมาณอินพุตที่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาณเอาต์พุตที่เห็นได้ชัดเจนเกิดจากการมีส่วนประกอบของแรงเสียดทานในโครงสร้างโดยไม่มีสารหล่อลื่น ช่องว่าง และฟันเฟืองในข้อต่อ

คุณลักษณะเฉพาะของระบบปิดอัตโนมัติซึ่งใช้หลักการควบคุมโดยการเบี่ยงเบนคือการมีข้อเสนอแนะ มาดูหลักการตอบรับโดยใช้ตัวอย่างระบบควบคุมอุณหภูมิสำหรับเตาเผาความร้อนไฟฟ้า เพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในขอบเขตที่กำหนด การควบคุมการเข้าสู่โรงงาน ได้แก่ แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับองค์ประกอบความร้อนนั้นถูกสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงค่าอุณหภูมิ

การใช้ตัวแปลงสัญญาณอุณหภูมิหลัก เอาต์พุตของระบบจะเชื่อมต่อกับอินพุต ลิงก์ดังกล่าวซึ่งเป็นช่องทางที่ข้อมูลถูกส่งไปในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อเทียบกับการดำเนินการควบคุมเรียกว่าลิงก์ป้อนกลับ

ข้อเสนอแนะสามารถเป็นได้ทั้งเชิงบวกและเชิงลบ เข้มงวดและยืดหยุ่น พื้นฐานและเพิ่มเติม

ความสัมพันธ์ของการป้อนกลับในเชิงบวกจะถูกเรียกใช้เมื่อสัญญาณของการป้อนกลับและอิทธิพลจากการอ้างอิงตรงกัน มิฉะนั้นคำติชมจะเรียกว่าเชิงลบ

วงจรป้อนกลับที่ยืดหยุ่น: a, b, c - ความแตกต่าง, d และ e - การรวม
รูปแบบของระบบควบคุมอัตโนมัติที่ง่ายที่สุด: 1 - วัตถุควบคุม, 2 - ลิงค์ข้อเสนอแนะหลัก, 3 - องค์ประกอบการเปรียบเทียบ, 4 - เครื่องขยายเสียง, 5 - แอคชูเอเตอร์, 6 - องค์ประกอบข้อเสนอแนะ, 7 - องค์ประกอบการแก้ไข .

หากการกระทำที่ส่งขึ้นอยู่กับค่าของพารามิเตอร์ที่ควบคุมเท่านั้น เช่น ไม่ขึ้นอยู่กับเวลา ดังนั้นการเชื่อมต่อดังกล่าวจะถือว่าเข้มงวด การป้อนกลับอย่างหนักทำงานในสถานะคงที่และชั่วคราวการวนกลับแบบยืดหยุ่นหมายถึงลิงก์ที่ทำงานในโหมดชั่วคราวเท่านั้น ข้อเสนอแนะที่ยืดหยุ่นนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยการส่งผ่านไปยังอินพุตของอนุพันธ์ตัวที่หนึ่งหรือตัวที่สองของการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรควบคุมเมื่อเวลาผ่านไป ในการป้อนกลับแบบยืดหยุ่น สัญญาณเอาต์พุตจะมีอยู่ก็ต่อเมื่อตัวแปรควบคุมมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

ข้อเสนอแนะพื้นฐานเชื่อมต่อเอาต์พุตของระบบควบคุมเข้ากับอินพุตนั่นคือ เชื่อมต่อค่าที่ควบคุมเข้ากับค่าหลัก บทวิจารณ์ที่เหลือถือเป็นส่วนเสริมหรือส่วนท้องถิ่น ข้อเสนอแนะเพิ่มเติมจะส่งสัญญาณการดำเนินการจากเอาต์พุตของแต่ละลิงก์ในระบบไปยังอินพุตของแต่ละลิงก์ก่อนหน้า ใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติและลักษณะขององค์ประกอบแต่ละรายการ