Ma`ruza №1. Elementlarni xususiyatlari, statik va dinamik tavsiflari. Sezgirlik mezonlari. O`lchovchi o`zgartirgichlarning sinflanishi


Download 224.89 Kb.
Sana20.05.2020
Hajmi224.89 Kb.

Ma`ruza 1. Elementlarni xususiyatlari, statik va dinamik tavsiflari. Sezgirlik mezonlari. O`lchovchi o`zgartirgichlarning sinflanishi.



Reja:

  1. Avtomatik boshqarish sistemalarini klassifikatsiyasi

  2. Elektromexanik va magnit elementlarning asosiy fizik xossalari

  3. Elementlarning statik va dinamik xarakteristikalari


Avtomatik boshqarish sistemalarini klassifikatsiyasi

Texnologik jarayonlarda odamning ishtirok etishiga ko`ra avtomatlashtirishni quyidagilarga ajratish mumkin: avtomatik nazorat, avtomatik rostlash va avtomatik boshqarish.



Avtomatik nazorat – texnologik jarayonlarda tezkor ma`lumotlarni avtomatik ravishda qabul qilish va uni qayta ishlash uchun kerakli bo`lgan sharoitlarni ta`minlaydi.

Avtomatik rostlash texnologik jarayonlarning tegishli parametrlarini avtomatik rostlovchi asboblar yordamida talab qilingan sathda saqlanishini nazarda tutadi. Bu holda odam faqat avtomatik rostlash sistemasining (ART) to`g`ri ishlashini nazorat qiladi.

Avtomatik boshqarishtexnologik operatsiyalarni belgilangan ketma-ketlikda avtomatik ravishda bajarilishini va boshqaruv ob`yektiga nisbatan bo`ladigan ta`sirlarning muayyan muttasilligini ishlab chiqishdan iborat.

Ishlab chiqarish jarayonlarining avtomatlashtirilishi asosan uch bosqichdan iborat bo`ladi:



Birinchi bosqich – bunda asboblarni mashina va apparatlar yaqiniga joylashtirish deyarli qiyinchiliklar tug`dirgan. Avtomatlashtirishning bu davrida shkalasi yaxshi ko`rinadigan yirik o`lchamli asboblar ishlatiladi. Bunda bir korpusga o`lchash asbobi, rostlagich va topshiriq beruvchi qurilma joylashtiriladi.

Ikkinchi bosqich ayrim jarayonlarning kompleks avtomatlashtirilishidir. Bunda rostlash alohida shitga o`rnatilgan asboblar bo`yicha olib boriladi. Yirik o`lchamli asboblardan foydalanish bu shitning bir necha metrga cho`zilib ketishiga olib keladi va shitni nazorat qilish qiyinlashadi, avtomatlashtirishning bu davrida shitdagi asboblarning hajmini kichiklashtirish zarurati paydo bo`ladi. Bu masalani hal qilish uchun kichik o`lchamli ikkilamchi asboblar ishlatiladi.

Uchinchi bosqich (to`liq avtomatlashtirish bosqichi) agregat va sexlarni yalpisiga avtomatlashtirish bilan xarakterlanadi. Bu davrning xarakterli xususiyati shundaki, boshqarish yagona nazorat punktiga markazlashtiriladi. Shu bilan birga, mitti ikkilamchi asboblarni ishlatish ehtiyoji paydo bo`ladi. Doimiy nazoratni talab qilinadigan o`lchash va rostlash asboblari (yirik o`lchamli) shitdan tashqariga o`rnatiladi.

Har bir texnologik jarayon texnologik jarayon parametrlari deb ataluvchi o`zgaruvchan fizikaviy va kimyoviy kattaliklar (bosim, sarf, harorat, namlik, kontsentratsiya va hokazo) bilan xarakterlanadi. Texnologik apparatura jarayonning turli oqib o`tishini ta`minlashi uchun muayyan jarayonni xarakterlovchi parametrlarni berilgan qiymatda saqlashi lozim.



Qiymatini barqarorlash – yoki bir tekisda o`zgarishini ta`minlash zarur bo`lgan parametrga rostlanuvchi kattalik deb ataladi.

Rostlanuvchi kattalikning qiymatini barqarorlash yoki ma`lum qonun bo`yicha o`zgarishini amalga oshirish uchun mo`ljallangan asbob avtomatik rostlagich deyiladi.



Rostlanuvchi kattalikning ayni paytda o`lchangan qiymati, rostlanuvchi kattalikning hozirgi qiymati deyiladi.

Rostlanuvchi kattalikning texnologik reglament bo`yicha ayni vaqtda doimiy saqlanishi shart bo`lgan qiymati rostlanuvchi kattalikning berilgan qiymati deyiladi.

Texnologik reglament rostlanuvchi kattalikning hozirgi va berilgan qiymatlarini vaqtning har bir onida teng bo`lishini talab qiladi. Ammo ichki yoki tashqi sharoitlarning o`zgarishi sababli rostlanuvchi kattalikning hozirgi qiymati berilgan qiymatidan chetga chiqishi mumkin. Shu paytda hosil bo`lgan qiymatlar farqini xato yoki nomoslik deyiladi.

Xato yoki nomoslik nolga teng bo`lgan texnologik jarayon turg`unlashgan rejim deyiladi. Turg`unlashgan rejimda moddiy va energetik balanslar qat`iy saqlanadi.

Har qanday texnologik jarayon uchun mahsulotning eng yaxshi sifati va eng kam sarf-harajatlarda talab etilgan samaradorlikni ta`minlovchi optimal sharoitlar mavjud. Ushbu sharoitlarning birligi normal texnologik sharoit deb ataladi.

Texnologik jarayon avtomatik tarzda rostlanayotgan sanoat uskunasi rostlash ob`yekti deyiladi. Har qanday texnologik jarayon rostlash ob`ekti sifatida quyidagi o`zgaruvchilarning asosiy guruhi orqali xarakteristikalanadi (1.1-rasm).



  • Jarayon holatini xarakteristikalovchi o`zgaruvchilar (ularning birligini Y(t) vektori orqali belgilaymiz). Bu o`zgaruvchilarni rostlash jarayonida bir holatda ushlab turish yoki berilgan qonun bo`yicha o`zgartirish lozim. O`zgaruvchilarni stabillashtirish aniqligi texnologiya va rostlash sistemasining imkoniyatlari taqozo etadigan talablarga bog`liq holda turlicha bo`lishi mumkin. Odatda Y(t) vektoriga kiruvchi o`zgaruvchilar bevosita o`lchanadi, lekin ba`zi holatlarda ularni boshqa bevosita o`lchanuvchi o`zgaruvchilar bo`yicha ob`ekt modelini qo`llab hisoblash mumkin. Y(t) vektori odatda rostlanuvchi kattaliklar vektori (yoki ishchi parametr) deb ataladi. Ko`p hollarda ishchi parametrlari tezlik (chiziqli va aylanuvchan), harorat, bosim, chiziqli va burchak siljish kabi fizik kattaliklarni ko`rsatadi.

  • O`zgarishi orqali rostlash sistemasi ob`ektni boshqarish maqsadida unga tasir etishi mumkin bo`lgan o`zgaruvchilar. Ushbu o`zgaruvchilar birligi U(t) vektori orqali belgilanadi va rostlovchi ta`sirlar vektori deb yuritiladi. Odatda rostlovchi ta`sirlar sifatida moddiy oqim sarflari yoki energiya oqimi o`zgarishi xizmat qiladi.

  • Amalda ko`pincha xom-ashyoning sarfi va tarkibi, apparatlardagi harorat, bosim va hokazolarning o`zgarishi kuzatiladi. Texnologik jarayonning maqsadga muvofiq ravishda oqib o`tishiga teskari ta`sir ko`rsatuvchi hamda sistemalardagi moddiy va energetik balansni buzuvchi o`zgaruvchilar g`alayonlanishlar deb ataladi. G`alayonli ta`sirlar o`z o`rnida o`lchanadigan va o`lchanmaydigan g`alayonlarga bo`linadi. G`alayonlanishlar ta`sirida xato paydo bo`ladigan texnologik jarayon rejimi turg`unlashmagan rejim deyiladi.




1.1-Rasm. Rostlash ob`yektiga ta`sir qiluvchi o`zgaruvchilar
Shunday qilib, sanoatning eng muhim talablaridan biri – texnologik jarayonning turg`unlashgan rejimini saqlashdan iborat. Moddiy va energetik balansga rioya qiladigan mashina yoki apparat rostlanuvchi ob`yekt deyiladi.

Texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarishning vazifasi rostlagich yordamida rostlanuvchi ob`yektdagi kerak bo`lgan texnologik sharoitni avtomatik ravishda saqlash, agar bu sharoit buzilsa, uni qayta tiklashdan iboratdir. Avtomatik rostlash vaqtida (rostlanuvchi ob`yektga rostlagichning ta`siri tufayli) rostlanuvchi kattalikning hozirgi qiymati berilgan qiymatiga teng yoki shunga yaqin bo`ladi.

Avtomatik sistemalar bir-birlari bilan ma`lum ketma-ketlikda bog`langan bo`lib, har biri tegishli vazifani bajaruvchi alohida elementlardan iborat. Mustaqil funksiyani bajaruvchi avtomatik sistema tarkibining biror qismi avtomatika elementi deyiladi. Avtomatika elementlarini ularning funksional vazifasiga ko`ra tasniflash maqsadga muvofiqdir.

Avtomatik sistema elementlarining tarkibiga kiruvchi funksional bog`lanishni ifodalovchi shema esa funksional shema deb ataladi. Bundan tashqari, shu avtomatik sistemani turli dinamik xususiyatlarga ega bo`lgan va bir – birlari bilan bog`langan sodda zvenolar shaklida tasvirlash ham mumkin. Bu holda avtomatik sistemaning shemasi zvenolarning bog`lanishini aks ettiradi va sistemaning tuzilish shemasi deyiladi (1.2 rasm).

Rostlanuvchan ob`yekt va avtomatik rostlagich birligi ARSni tashkil qilib, rostlash konturi nomli tutash zanjirni hosil qiladi. Bu zanjir ARSning tuzilish shemasiga emas, balki funksional shemasiga tegishli bo`ladi.





1.2.rasm. ARSning struktura shemasi.
Har qanday avtomatik boshqarish tizimi (ABT) alohida qismlardan iborat. Tizimning ishlash jarayonida bu tashkil etuvchilar o`zaro bog`liq ravishda ma`lum algoritmda ishlaydi. ABT yaratishda yuqori sifatli elementlar,bloklar,elektron hisoblash va boshqarish mashinalari majmualarini vujudga keltirish juda muhim. Boshqarish jarayoninig sifati, samaradorligi, ko`p jihatdan tehnologik jarayon haqidagi axborotlarni to`g`ri va yuqori aniqlikda aks ettiradigan o`lchov asboblari-datchiklarning bo`lishini talab qiladi. Datchikdan olingan axborotlar electron hisoblash va boshqarish sistemasiga undan ijro etuvchi elementlar sistemasiga ta`sir qiladi. ABTning elementlarini o`rganish orqali tizimni tashkil etuvchilarining xossalari va xarakteristikalari aniqlanadi. Demak ABT ma`lum funksiyani bajaradigan o`zaro bog`langan elementlardan iborat, bu elementlar birlamchi axborot olish, axborot signalini kuchaytirish, ularni boshqarish signaliga aylantirish, ijrochi elementlarga ta`sir ko`rsatish ya`ni majmuada barcha boshqarish jarayonini ta`minlaydi.ABTning elementlari bajaradigan funksiyasiga muvofiq 3 ta guruhga bo`linadi:

  1. O`lchovchi element,ya`ni turli xil datchiklar ularning vazifasi:

  • boshqarish tizimida texnologik jarayon, atrof-muhit haqida axborot olish;

  • texnologik jarayon parametrlarinig zarur holati haqida axborot olish;

  • olingan axborotni keyingi qurilma foydalanishi uchun qulay signalga aylantirish.

  1. O`zgartgichlar-datchiklardan kelgan signallarni qayta ishlaydi va ijrochi elementlar uchun boshqaruvchi signal ishlab chiqadi. Ularning asosiy funksiyalari:

  • signallarni dastlabki qayta ishlash (filtratsiya,ya`ni signaldagi shovqinlarni pasaytirish,signallarni standart qiymatga keltirish uchun me`yorlash;

  • signallarni bir formadan ikkinchi formaga o`zgartirish (modulyatsiya va demodulyatsiya) ya`ni signal bilan ishlash qulayligi ta`minlanadi;

  • boshqarish qonuniga muvofiq signallar bilan matematik operatsiyalar bajarish;

  • ijrochi elementlarning funksiyasini ta`minlash uchun signallarni quvvati bo`yicha kuchaytirish.

  1. Ijrochi elementlar- boshqarish ob`ektiga bevosita ta`sir qilib uning holatini o`zgartiruvchi qurilma.

Har qanday guruh elementi kirish va chiqish signaliga ega. Kirish signali , fizik kattaliklarning oniy qiymati (temperatura, bosim, konsentratsiya, tok kuchi, kuchlanish). Sinusoidal yoki impulsli elektr kattaliklarning amplituda qiymatlari, fizik kattaliklarning chastotasi. Chiqish signali – kattaligi va xarakteri jihatdan har xil bo`lgan elektr signal.

Elementga kirish signali dan tashqari boshqa jarayonlar, ya`ni g`alayonlanishlar ta`sir qiladi. Element xossalarini aniqlash uchun unga kirish signali pog`onasimon signal beriladi, elementning bu signalga reaksiyasi o`tish xarakteristikasi deyiladi. Bu xarakteristika bo`yicha elementning statik va dinamik xossalarini aniqlash mumkin.


Elektromexanik va magnit elementlarning asosiy fizik xossalari
Om qonuni tok, kuchlanish va qarshilik orasidagi miqdoriy bog`lanishni ifodalaydi. Shu qonunga muvofiq enеrgiya manbaisiz zanjir qismining qarshiligi uning uchlari orasidagi kuchlanish ga to`g`ri proportsional va tok ga tеskari proportsional:



Qarshilik om hisobida o`lchanadi. Qarshilik birligi o`tkazgich uchlaridagi kuchlanish bo`lganda tokli o`tkazgichning qarshiligiga tеng. Katta qarshiliklarni o`lchash uchun karrali birliklar: kiloom va mеgaom qo`llaniladi.

Elеktr eanjirining elеktr qarshiligidan foydalanish uchun mo`ljallangan elеmеntiga rеzistor (ingl. resistance – qarshilik so`zidan) dеyiladi.

Bеrk elеktr zanjirda EYuK zanjirning alohida qismlaridagi kuchlanishlar yig`indisiga tеng, binobarin Om qonuni asosida shu zanjirning qarshiligi quyidagicha bo`ladi:

Bu qarshilik zanjir alohida qismlarining qarshliklari yig`indisidan iborat bo`lib, unga enеrgiya manbaining ichki qarshiligi ham kiradi. Eyuk manba ichidagi elеktr maydon kuchlarini va manbaning ichki qarshiligini еngib manba ichida zaryadlarni manfiy qismadan musbat qismaga siljitishi lozim. Odatda elеktr zanjirning qarshiligi nisbatan kichik bo`lgan ichki qarshilik bilan nisbatan katta qarshilik - barcha tashqi zanjirning qarshiliklari yig`indisidan tarkib topadi. Shunday qilib, bеrk zanjir uchun Om qonuniga muvofiq tok





va binobarin, EYuK bo`ladi. Manba qismalaridagi kuchlanish bo`lgani sababli

Krixgof qoidalari ham deyiladigan Krixgofning ikkita qonuni murakkab elеktr zanjirlarni hisoblashda ishlatiladi va ularning elеktr holatini to`liq aniqlaydi. Murakkab zanjirlar uchun tarmoq, tugun va kontur dеgan tushunchalar qo`llaniladi. Elеktr zanjir tarmog`i – zanjiriing bitta tok o`tadigan qismi bo`lib u kеtma-kеt ulangan elеmеntlardan – rеzistorlar, elеktr enеrgiyasi manbalari va shunga o`xshashlardan tarkib topadi. Elеktr zanjir tugun – bu uchta yoki undan ko`p tarmoqlarnnng biriktirilgan joyi. Zanjir konturi – bu bir nеcha tarmoqlar bo`ylab aylanib o`tish mumkin bo`lgan istalgan yopiq yo`l.

Kirxgofning birinchi qonuni (toklar uchun qonun) elеktr zanjir tugunlariga taalluqlidir. Bu qonunga muvofiq elеktr zanjirning istalgan tugunida tugundan yo`nalgan toklarning yig`indisi tugunga yo`nalgan toklarning yig`indisiga tеng . Boshqacha aytganda, zanjirning istalgan tugunida toklarning algеbraik yig`indisi nolga tеng:

bunda tugunga qarab yo`nalgan toklar musbat , tugundan chiqqan toklar manfiy hisoblanadi.



Kirxgofning ikkinchi qonuni. Konturdagi alohida qism qarshiliklaridagi kuchlanish pasayishlarining algebraik yig`indisi shu konturdagi EyuKlarning algebraik yig`indisiga teng:



Agar konturning ixtiyoriy tanlangan aylanib chiqish yo`nalishi, shu konturning alohida qismlaridagi toklarning yo`nalishi bilan mos tushsa, shu qism kuchlanishining pasayishi tenglamada musbat ishora bilan, aks holda manfiy ishora bilan olinadi. Konturdagi EYuKlarning yo`nalishi ixtiyoriy tanlangan aylanib chiqish yo`nalishi bilan mos tushsa, tenglamada EYuK lar musbat ishora bilan, qarama-qarshi yo`nalishli EYuK lar manfiy ishora bilan olinadi.

Kirxgofning qonunlarini aniq murakkab tarmoqlangan elektr zanjir misolida ko`rib chiqamiz (1.3-rasm). Tarmoqlardagi toklarning yo`nalishi ixtiyoriy deb olaylik. Bu shemada tugunlar soni , tarmoqlar soni ta. ta tugun uchun Kirxgofning birinchi qonuniga binoan tenglamalar tuzamiz.





1.3-rasm.

1-tugun uchun ;

2-tugun uchun ;

3-tugun uchun ;

4-tugun uchun .

Konturlarning aylanish yo`nalishini ixtiyoriy ravishda tanlab, Kirxgofning ikkinchi qonuniga binoan tenglamalar tuzamiz.



-kontur uchun ;

-kontur uchun ;

-kontur uchun ;

-kontur uchun .

Induktiv qarshilikli zanjir. Induktivlik chiziqli elektr zanjirlarida o`zgarmas kattalik bo`lib, iste`molchining magnit maydonini hosil qilish xususiyatini va shu maydonda to`plangan energiya miqdorini xarakterlaydi.



Faraz qilaylik, zanjirdan sinusoidal tok o`tyapti. Elektromagnit induksiya qonuniga binoan induktivlikdagi kuchlanish pasayishi:

Biz yuqoridagi induktivlikdagi kuchlanish uchun yozilgan ifodada yangi kattalik ni kiritgandik. – induktiv qarshilik deb ataladi.

Sig`im qarshilikli zanjir. Sig`im chiziqli elektr zanjirida o`zgarmas kattalik bo`lib, iste`molchining elektr maydonida to`planadigan energiya miqdorini xarakterlaydi:

Faraz qilaylik, zanjirda kuchlanishli sinusoidal tok ta`sir qilyapti. Bunda zanjirdagi o`zgaruvchan tok o`tkazgich kesim yuzasidan o`tadigan zaryad miqdorining ma`lum vaqt davomida elementar o`zgarishi bilan aniqlanadi:



Zaryadning vaqt davomida o`zgarishi:



.

Bu ifodani hisobga olib, sig`imdagi o`zgaruvchan tokni yozsak:



Bu ifodadan .



Tokning qiymatini hisobga olgan holda ifoda quyidagicha yoziladi:

Bundan


sig`im qarshilik deyiladi.



Elementlarning statik va dinamik xarakteristikalari
Avtomatik elementlarning kirish va chiqish siginallari qiymatlari vaqt davomida o`zgarmas bo`lgan rejim statik rejim deyladi.

Avtomatikaning barcha elementlarining asosiy xarakteristikasi ularning statik o`zgarishi koeffitsiyentidir.



bu erda: , – chiqish va kirish siginallarining turg`un rejimidagi qiymati.


Statik xarakteristika, bu elementlarning statik rejimidagi chiqish kattaligi N ning, kirish kattaligi ga funksionak bog`liqligidir, yani

Statik xarakteristikalar chiziqli yoki nochiziqli bo`lishi mumkin.




1.4-rasm. Avtomatik elementlarning statik xarakteristikalari.
Chiziqli Statik xarakteristikasi 1.4 a-rasmda tasvirlangan. 1.4 b-rasmda statik xarakteristika nochiziqli deyladi. 1.4 c-rasmda statik xarakteristika releli detalda. Bazi elementlarda kirish kattaligining kichik qiymatlarida chiqish kattaligi ga teng 1.4 a-rasm. Ularda faqat kirish kattaligiu bo`lgandagina chiqish kattaligi o`zgara boshlaydi. Bu еrda kirish kattaligining qiymati sezgirlik chegarasi deyiladi.

Avtomatik elementlari ishining aniqligi xatolik yordamida belgilanadi. Xatoliklar absolyut, nisbiy va keltirigan bo`lishi mumkin. Еlementning absolyut xatoligi, kirish kattaligidagi ma`lum qiymatidagi, chiqish kattaligidagi real qiymati bilan uning hisoblangan qiymati orasidagi farqi aytiladi.



Nisbiy xatolik absolyut xatolikning chiqish kattaligining hisoblangan qiymatiga nisbatiga aytiladi.



yoki

Keltirilgan xatolik, absolyut xatolikning, chiqish kattaligi qiymati o`zgarishi mumkin bo`lgan diapazonga nisbatiga aytiladi. Dinamik xarakteristika: sistemaning bir turg`un holatidan kirish va chiqish kattaliklarining qiymatlari boshqa bo`lgan ikkinchi holatga o`tadi dinamik rejim yoki o`tkinchi jarayon deyiladi.



Avtomatik elementlarning o`tkinchi jarayondagi holati, o`tish (pеrеxоdnаya) xarakteristikalari bilan ifodalaniladi. O`tish xarakteristikasi deb, kirish kattaligi sakrab (keskin) o`zgarganda, chiqish kattaligining vaqtiga bog`liqligiga aytiladi.


1.5-rasm. Avtomatik elementlarining o`tish xarakteristikalari.
O`tish xarakteristikalari inertsiyasiz, inertsiyalik va tebranuvchan bo`lishi mumkin. Avtomatik elementlarning ishonchliyligi deb, ularning eksplyuatatsiya jarayonida ishlash qobiliyatini saqlash xususiyati tushuniladi. Ishonchlilikka baho berishda, “buzilish” (“оtkаz”) tushunchasi ishlatiladi.

Avtomatik elementining “buzilishi” deb, uning ishdan chiqish element funksiyalarini qoniqarsiz bajarishga olib keladigan parametirlarning o`zgarishiga aytiladi. Ishonchlilik miqdoriy baholash uchun uning buzilmasdan ishlash ehtimoli buzilishlar intensivligi ; va ularning buzilmasdan ishlash o`rtacha vaqt ishlatiladi.


Nazorat savollari

  1. Avtomatik boshqarish deb nimaga aytiladi

  2. Avtomatik rostlash va avtomatik nazorat nima?

  3. ARSning struktura shemasini tushuntiring.

  4. Аvtоmаtikа elеmеntlаrini o`tish xarakteristikalarini ayting.

  5. Аvtоmаtikа elеmеntlаrining vazifasini ayting.

  6. Аvtоmаtikа elеmеntlаrining аsоsiy xаrаktеristikаsi?

  7. Stаtik vа dinаmik shеmаlаrini ko`rsating?

Download 224.89 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling