Статья: Элементы систем автоматики

Классификация элементов систем автоматики

Каждая система автоматики состоит из отдельных конструктивных элементов, которые связаны между собой и выполняют определенные функции. Все элементы системы автоматики можно разделить на следующие виды:

1. Элементы настройки (задающие элементы). Данные элементы системы автоматики предназначены для задания необходимого значения регулируемой величины. Примерами задающих элементов являются электрические датчики, механические датчики (резисторы с переменными индуктивностью или сопротивлением, а также переключатели).
2. Датчики (воспринимающие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для измерения управляемых величин технологических процессов и преобразования их физической формы. Примером такого элемента является термоэлектрический термометр, который преобразует разность температур в термическую электродвижущую силу.
3. Преобразующие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для преобразования сигнала, а также его усиления в электронных, магнитных, полупроводниковых усилителях в том случае, когда мощность сигнала недостаточна для дальнейшего использования.
4. Сравнивающие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для сопоставления заданного значения управляемой величины с действительным значением.
5. Корректирующие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для улучшения качества процесса управления.
6. Исполнительные элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для создания управляющего воздействия на объект управления. Они способны изменять количество вещества или энергии, которая подводится к объекту управления или отводится от него, для того, чтобы управляемая величина соответствовала установленному значению.

Основные характеристики элементов систем автоматики

Все элементы системы автоматики, вне зависимости от их назначения обладают определенной совокупностью параметров и характеристик, определяющие их технологические и эксплуатационные особенности. К основным характеристикам относятся:

1. Статическая характеристика.
2. Динамическая характеристика.
3. Коэффициент передачи.
4. Статический коэффициент передачи.
5. Относительный коэффициент передачи.
6. Порог чувствительности.
7. Обратная связь.

Статическая характеристика является зависимость входной величины от выходной при установившемся режиме, то есть Хвых = f(Хвх). В зависимости от знака входной величины различают реверсивные и нереверсивные статические характеристики. Динамическая характеристика элемента системы автоматики применяется для оценки его работы при динамическом режиме (быстрое изменение входной величины). Данная характеристика задается частотными характеристиками, переходной характеристикой и передаточной функцией.

Коэффициент передачи определяется по статической характеристике. Существует всего три вида коэффициента передачи: дифференциальный, статический и относительный. Статический коэффициент передачи представляет собой отношение выходной величины к входной:

$Кст = Хвых / Хвх$

В зависимости от элемента и его конструкции статический коэффициент передачи может называться коэффициентом преобразования, усиления, редукции и трансформации. Относительный коэффициент передачи представляет собой отношение относительного изменения выходной величины элемента к относительному изменению входной величины.

Порог чувствительности является наименьшим значением входной величины, при которой осуществляется заметное изменение выходной. Он возникает из-за наличия в конструкции элементом процесса трения без люфтов в соединениях, зазоров или смазывающих материалов.

Особенности систем автоматики заключается, где применяется принцип управления по отклонению, наличие обратной связи. Если рассматривать принцип действия обратной связи на примере системы управления температурой электрической нагревательной печи, то выглядит это следующим образом: для поддержания температуры в установленных пределах, управляющее воздействие (напряжение, которое подводится у нагревательным элемента) формируется с учетом значения температуры. Посредством первичного преобразователя температуры выход системы соединяется с ее входом, а канал, по которому передаются данные в обратном направлении относительно управляющего воздействия и называется обратной связью. Обратная связь делится на дополнительную, отрицательную, главную, положительную, гибкую и жесткую.