عناصر الأنظمة الأوتوماتيكية
يتكون أي نظام آلي من عناصر هيكلية منفصلة ، مترابطة وتؤدي وظائف معينة ، والتي تسمى عادةً عناصر أو وسائل الأتمتة ... من وجهة نظر المهام الوظيفية التي تؤديها العناصر في النظام ، يمكن تقسيمها إلى إدراك ووضع ومقارنة وتحويل وتنفيذي وتصحيحي.
تقيس عناصر الاستشعار أو محولات الطاقة الأولية (المستشعرات) الكميات الخاضعة للرقابة من العمليات التكنولوجية وتحويلها من شكل مادي إلى آخر (على سبيل المثال ، ترمومتر حراري يحول فرق درجة الحرارة إلى thermoEMF).
يعمل تعيين عناصر الأتمتة (عناصر الإعداد) على تعيين القيمة المطلوبة للمتغير Xo المتحكم فيه. يجب أن تتطابق قيمته الفعلية مع هذه القيمة. أمثلة على المشغلات: المحركات الميكانيكية ، المحركات الكهربائية مثل مقاومات المقاومة المتغيرة ، المحاثات والمفاتيح المتغيرة.
تقارن مقارنات الأتمتة القيمة المحددة مسبقًا للقيمة الخاضعة للرقابة X0 بالقيمة الفعلية X. يتم إرسال إشارة الخطأ المستلمة عند خرج المقارنة ΔX = Xo - X إما من خلال مكبر الصوت أو مباشرة إلى محرك الأقراص.
تقوم عناصر التحويل بتحويل الإشارة وتضخيمها الضروريين في المضخمات المغناطيسية والإلكترونية وأشباه الموصلات والمضخمات الأخرى عندما تكون قوة الإشارة غير كافية لمزيد من الاستخدام.
تقوم العناصر التنفيذية بإنشاء إجراءات تحكم على كائن التحكم. يغيرون كمية الطاقة أو المادة التي يتم توفيرها أو إزالتها من الكائن المتحكم فيه بحيث تتوافق القيمة الخاضعة للرقابة مع قيمة معينة.
تعمل العناصر التصحيحية على تحسين جودة عملية الإدارة.
بالإضافة إلى العناصر الرئيسية في الأنظمة الأوتوماتيكية ، هناك أيضًا شركات فرعية تشمل أجهزة التبديل وعناصر الحماية والمقاومات والمكثفات ومعدات الإشارة.
كل شئ عناصر الأتمتة بغض النظر عن الغرض ، لديهم مجموعة معينة من الخصائص والمعايير التي تحدد خصائصها التشغيلية والتكنولوجية.
السمة الرئيسية للخصائص الرئيسية هي خاصية ثابتة لعنصر ما ... إنها تمثل اعتماد قيمة المخرجات - على الإدخال - في الوضع الثابت ، أي Xout = f (شين). اعتمادًا على تأثير علامة كمية الإدخال ، لا رجعة فيه (عندما تظل علامة كمية المخرجات ثابتة طوال نطاق التباين) والخصائص الثابتة القابلة للانعكاس (عندما يؤدي التغيير في علامة كمية الإدخال إلى تغيير في علامة كمية الإخراج) مميزة.
يتم استخدام الخاصية الديناميكية لتقييم أداء عنصر في الوضع الديناميكي ، أي مع التغييرات السريعة في قيمة الإدخال. يتم ضبطه عن طريق الاستجابة العابرة ووظيفة النقل واستجابة التردد. الاستجابة العابرة هي اعتماد قيمة الإخراج Xout على الوقت τ: Xvx = f (τ) - مع تغيير يشبه القفز في إشارة الإدخال Xvx.
يمكن تحديد عامل الإرسال من الخصائص الثابتة للعنصر. هناك ثلاثة أنواع من عوامل النقل: ثابت وديناميكي (تفاضلي) ونسبي.
الكسب الثابت Kst هو نسبة قيمة الإخراج Xout إلى إدخال Xin ، أي Kst = Xout / Xvx. يُطلق على عامل النقل أحيانًا اسم عامل التحويل. فيما يتعلق بالعناصر الهيكلية المحددة ، فإن نسبة الإرسال الثابت تسمى أيضًا الكسب (في مكبرات الصوت) ، ونسبة التخفيض (في علب التروس) ، عامل التحول (في المحولات) إلخ.
بالنسبة للعناصر ذات الخصائص غير الخطية ، يتم استخدام معامل النقل الديناميكي (التفاضلي) Kd ، أي Kd = ΔХвх / ΔXvx.
معامل النقل النسبي Cat يساوي نسبة التغيير النسبي في قيمة الإخراج للعنصر ΔXout / Xout.n إلى التغيير النسبي لكمية الإدخال Xx / Xx.n ،
القط = (ΔXout / Xout.n) / Xvx / Xvx.n ،
حيث Xvih.n و Xvx.n - القيم الاسمية لكميات المخرجات والمدخلات. هذا المعامل هو قيمة بدون أبعاد وهو مناسب عند مقارنة العناصر المختلفة في التصميم ومبدأ التشغيل.
عتبة الحساسية - أصغر قيمة لكمية المدخلات التي يوجد عندها تغيير ملحوظ في كمية المخرجات.وهو ناتج عن وجود عناصر احتكاك في الهياكل بدون مواد تشحيم وثغرات ورد فعل عنيف في المفاصل.
السمة المميزة للأنظمة المغلقة التلقائية ، حيث يتم استخدام مبدأ التحكم عن طريق الانحراف ، هي وجود ردود الفعل. لنلقِ نظرة على مبدأ التغذية الراجعة باستخدام مثال نظام التحكم في درجة الحرارة لفرن التسخين الكهربائي. من أجل الحفاظ على درجة الحرارة ضمن الحدود المحددة ، يتم إجراء التحكم بالدخول إلى المنشأة ، أي. يتم تشكيل الجهد الموفر لعناصر التسخين مع مراعاة قيمة درجة الحرارة.
باستخدام محول درجة الحرارة الأساسي ، يتم توصيل خرج النظام بمدخله. يسمى هذا الارتباط ، أي القناة التي يتم من خلالها نقل المعلومات في الاتجاه المعاكس مقارنة بإجراء التحكم ، ارتباط التغذية الراجعة.
ردود الفعل يمكن أن تكون إيجابية وسلبية ، جامدة ومرنة ، أساسية وإضافية.
يتم استدعاء علاقة التغذية الراجعة الإيجابية عندما تتطابق إشارات التغذية الراجعة وتأثير المرجع. خلاف ذلك ، تسمى ردود الفعل السلبية.
دوائر التغذية الراجعة المرنة: أ ، ب ، ج - التمايز ، د والتكامل الإلكتروني
مخطط أبسط نظام تحكم آلي: 1 - عنصر التحكم ، 2 - رابط التغذية المرتدة الرئيسي ، 3 - عنصر المقارنة ، 4 - مكبر للصوت ، 5 - المحرك ، 6 - عنصر التغذية الراجعة ، 7 - عنصر التصحيح.
إذا كان الإجراء المرسل يعتمد فقط على قيمة المعلمة الخاضعة للرقابة ، أي أنه لا يعتمد على الوقت ، فإن هذا الاتصال يعتبر جامدًا. تعمل التغذية الراجعة القاسية في كل من الحالات الثابتة والعابرة.يشير الاسترجاع المرن إلى ارتباط يعمل فقط في الوضع العابر. تتميز التغذية الراجعة المرنة بالإرسال على طولها إلى مدخلات المشتق الأول أو الثاني للتغيير في المتغير المتحكم فيه بمرور الوقت. في التغذية الراجعة المرنة ، توجد إشارة الخرج فقط عندما يتغير المتغير المتحكم به بمرور الوقت.
تربط التغذية الراجعة الأساسية إخراج نظام التحكم بإدخاله ، أي أنه يربط القيمة الخاضعة للرقابة بالقيمة الرئيسية. تعتبر بقية المراجعات تكميلية أو محلية. تنقل الملاحظات الإضافية إشارة إجراء من إخراج كل ارتباط في النظام إلى إدخال كل ارتباط سابق. يتم استخدامها لتحسين خصائص وخصائص العناصر الفردية.