Éléments de systèmes automatiques

Tout système automatique se compose d'éléments structurels séparés, interconnectés et exécutant certaines fonctions, qui sont généralement appelés éléments ou moyens d'automatisation... Du point de vue des tâches fonctionnelles effectuées par les éléments du système, ils peuvent être divisés en percevant , fixant , comparant, transformant, exécutif et correctif.

Les éléments capteurs ou transducteurs primaires (capteurs) mesurent les quantités contrôlées des processus technologiques et les convertissent d'une forme physique à une autre (par exemple, thermomètre thermoélectrique convertit la différence de température en thermoEMF).

Les éléments de réglage de l'automatisation (éléments de réglage) servent à régler la valeur requise de la variable réglée Xo. Sa valeur réelle doit correspondre à cette valeur. Exemples d'actionneurs : actionneurs mécaniques, actionneurs électriques tels que résistances à résistance variable, inducteurs et interrupteurs variables.

Les comparateurs pour l'automatisation comparent la valeur prédéfinie de la valeur contrôlée X0 avec la valeur réelle X. Le signal d'erreur reçu à la sortie du comparateur ΔX = Xo — X est transmis soit via l'amplificateur, soit directement au variateur.

Les éléments de transformation effectuent la conversion et l'amplification nécessaires du signal dans les amplificateurs magnétiques, électroniques, à semi-conducteurs et autres lorsque la puissance du signal est insuffisante pour une utilisation ultérieure.

Les éléments exécutifs créent des actions de contrôle sur l'objet de contrôle. Ils modifient la quantité d'énergie ou de matière fournie ou retirée de l'objet contrôlé de sorte que la valeur contrôlée corresponde à une valeur donnée.

Les éléments correctifs servent à améliorer la qualité du processus de gestion.

Outre les principaux éléments des systèmes automatiques, il existe également des filiales, qui comprennent des dispositifs de commutation et des éléments de protection, des résistances, des condensateurs et des équipements de signalisation.

Tout éléments d'automatisation quel que soit leur objectif, ils ont un certain ensemble de caractéristiques et de paramètres qui déterminent leurs caractéristiques opérationnelles et technologiques.

La principale des caractéristiques principales est une caractéristique statique d'un élément... Il représente la dépendance de la valeur de sortie Хвх sur l'entrée Хвх en mode stationnaire, c'est-à-dire Xout = f(Xin). Selon l'influence du signe de la grandeur d'entrée, des caractéristiques statiques irréversibles (lorsque le signe de la grandeur de sortie reste constant sur toute la plage de variation) et réversibles (lorsqu'un changement du signe de la grandeur d'entrée entraîne une modification de la signe de la grandeur de sortie) sont distingués.

Une caractéristique dynamique est utilisée pour évaluer les performances d'un élément en mode dynamique, c'est-à-dire avec des changements rapides de la valeur d'entrée. Il est défini par la réponse transitoire, la fonction de transfert, la réponse en fréquence. La réponse transitoire est la dépendance de la valeur de sortie Xout sur le temps τ : Xvx = f (τ) — avec un changement en forme de saut du signal d'entrée Xvx.

Un facteur de transmission peut être déterminé à partir des caractéristiques statiques de l'élément. Il existe trois types de facteurs de transmission : statique, dynamique (différentiel) et relatif.

Le gain statique Kst est le rapport de la valeur de sortie Xout à l'entrée Xin, c'est-à-dire Kst = Xout / Xvx. Le facteur de transfert est parfois appelé facteur de conversion. En relation avec des éléments structurels spécifiques, le rapport de transmission statique est également appelé gain (dans les amplificateurs), rapport de réduction (dans les boîtes de vitesses), facteur de transformation (en transformateurs) etc.

Pour les éléments à caractéristique non linéaire, un coefficient de transfert dynamique (différentiel) Kd est utilisé, c'est-à-dire Kd = ΔХвх /ΔXvx.

Le coefficient de transmission relatif Cat est égal au rapport de la variation relative de la valeur de sortie de l'élément ΔXout / Xout.n sur la variation relative de la grandeur d'entrée ΔXx / Xx.n,

Cat = (ΔXout / Xout.n) /ΔXvx / Xvx.n,

où Xvih.n et Xvx.n — valeurs nominales des grandeurs de sortie et d'entrée. Ce coefficient est une valeur sans dimension et est pratique lors de la comparaison d'éléments dont la conception et le principe de fonctionnement sont différents.

Seuil de sensibilité - la plus petite valeur de la quantité d'entrée à laquelle il y a un changement notable de la quantité de sortie.Elle est causée par la présence d'éléments de friction dans des structures sans lubrifiants, des lacunes et des jeux dans les joints.

Une caractéristique des systèmes fermés automatiques, où le principe de commande par déviation est utilisé, est la présence de rétroaction. Regardons le principe de la rétroaction en utilisant l'exemple d'un système de contrôle de température pour un four de chauffage électrique. Afin de maintenir la température dans les limites spécifiées, l'action de contrôle entrant dans l'installation, c'est-à-dire. la tension fournie aux éléments chauffants est formée en tenant compte de la valeur de la température.

À l'aide d'un transducteur de température primaire, la sortie du système est connectée à son entrée. Une telle liaison, c'est-à-dire un canal par lequel l'information est transmise en sens inverse par rapport à l'action de commande, est appelée liaison de retour.

Le feedback peut être positif et négatif, rigide et flexible, basique et complémentaire.

Une relation de rétroaction positive est invoquée lorsque les signes de rétroaction et l'influence du référent correspondent. Sinon, la rétroaction est dite négative.

Circuits de rétroaction flexibles : a, b, c — différenciation, d et e — intégration
Schéma du système de contrôle automatique le plus simple : 1 — objet de contrôle, 2 — lien de retour principal, 3 — élément de comparaison, 4 — amplificateur, 5 — actionneur, 6 — élément de retour, 7 — élément de correction .

Si l'action transmise ne dépend que de la valeur du paramètre contrôlé, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas du temps, alors une telle connexion est considérée comme rigide. La rétroaction dure fonctionne à la fois dans les états stables et transitoires.Un bouclage flexible fait référence à une liaison qui fonctionne uniquement en mode transitoire. La rétroaction flexible se caractérise par la transmission le long de celle-ci à l'entrée de la dérivée première ou seconde de l'évolution de la variable contrôlée dans le temps. Dans la rétroaction flexible, le signal de sortie n'existe que lorsque la variable contrôlée change dans le temps.

La rétroaction de base relie la sortie du système de contrôle à son entrée, c'est-à-dire qu'elle relie la valeur contrôlée à la principale. Les autres avis sont considérés comme complémentaires ou locaux. Une rétroaction supplémentaire transmet un signal d'action de la sortie de chaque liaison du système à l'entrée de chaque liaison précédente. Ils sont utilisés pour améliorer les propriétés et les caractéristiques des éléments individuels.