Курс лекций - Управление техническими системами, страница 6

правила, с помощью которых можно определить, устойчивасистема или не, не прибегая к решению дифференциальных уравнений.Алгебраический критерий (Рауса-Гурвица) позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по коэффициентам ее характеристического уровня,которым является знаменатель передаточной функции. Необходимые и достаточные условия устойчивости определяются различными соотношениями коэффициентов в зависимости от порядка системы.Критерий устойчивости Михайлова основан на связи характера переходного процесса системы с амплитудой и фазой вынужденных колебаний, устанавливающих в системе при синусоидальном воздействии.

Анализ устойчивости системы этим методом сводится к построению по характеристическомумногочлену замкнутой системы (знаменатель передаточной функции) комплексной частотной функции, по виду которой можно судить об устойчивости.Критерий устойчивости Найквиста позволяет судить об устойчивостизамкнутой системы САР по амплитудно-фазовой характеристике. Замкнутаясистема будет устойчива в том случае, если устойчива замкнутая система и ееамлитудно-фазовая характеристика не охватывает точку с координатами (-1,j0), называемую критической. При отсутствии местных обратных связей разомкнутая система всегда устойчива, если состоит из устойчивых звеньев. Приналичии местных обратных связей система может оказаться неустойчивой в разомкнутом состоянии.Устойчивость по логарифмическим частотным характеристикам определяют с использованием критерия устойчивости Найквиста.

Замкнутая система устойчива, если на частоте ω, для которой φ=-π, ордината ЛАЧХ разомкнутой системы отрицательна, т.е. L(ω)<0. Если разомкнутая система устойчива, аЛАЧХ пересекает линию -π в нескольких точках, то замкнутая система будетустойчивой, когда L(ω)<0 при φ=-π для конечной правой из точек пересечения.Для определения устойчивости системы используют приближеннуюЛАЧХ, представляющую собой ломаную линию, отдельные участки которойимеют определенный наклон.24Тема 1.3 Системы автоматического контроля. Автоматизацияконтрольных измерений в машиностроении.1.2.3.4.Структура САК, основные понятия.Классификация систем автоматического контроля.Системы пассивного контроля.

Автоматические сортировщикиСистемы активного контроля. Контрольно-измерительные машины.1. Для обеспечения требуемого качества дет талей и изделий (точностьразмеров, геометрическая, форма, параметр шероховатости поверхности и т. д.)применяют комплексный контроль, включающий в себя контроль: готовых изделий, заготовок, вспомогательных средств производства (режущего инструмента, измерительных средств и т. д.), основных средств производства (технологического оборудования, систем и средств управления и т. д.).Система автоматического контроля (САК) предназначена для автоматического контроля различных физических величин (параметров), сведения окоторых необходимы при управлении объектом.

Всякая система состоит изэлементов, узлов и устройств, оределенную функцию; следовательно, системуавтоматического контроля можно представить схематически ( Рисунок 10)Датчик (Д) измеряет значение контролируемого параметра объекта (О) ипреобразует его в сигнал, удобный дляусиленияилипередачи.Наибольшееприменение находят датчики, преобразующиенеэлектрическую величину в электрическую.Усилитель (У) - устройство, усиливающее слабый сигнал, поступающий от датчика,так, что он становится достаточным для воздействия на исполнительный элемент.Исполнительный элемент (ИЭ) - устРисунок 10 - Функциональная схемаройство, посредством которого выполняютсяСАКзаключительные операции.Элементы передачи и связи - устройства, обеспечивающие передачусигналов от датчика до исполнительного элемента.В состав систем автоматизации производственных процессов входят дополнительные элементы, не участвующие в преобразовании информации, аобеспечивающие данное преобразование.

К ним относятся источники энергии,стабилизаторы, переключатели и др.В зависимости от вида исполнительного элемента автоматический контроль разделяют на четыре основные группы:- автоматическая сигнализация характерных или предельных значенийпараметров; сигнализирующее устройств (СУ) - это лампочки, звонок, сирена;- автоматическое указание значений контролируемых параметров; указывающий прибор (ПУ) может быть стрелочным, цифровым;- автоматическая регистрация значений контролируемого параметра; регистрирующее устройство (РУ) - это самописец;25- автоматическая сортировка различных изделий в зависимости от заданных значений контролируемых параметров (ПС – прибор сортирующий).Система автоматического контроля не вмешивается в ход протеканиятехнологического процесса.2. В зависимости от вида, стоимости и требований, предъявляемых к точности изготовления деталей, контроль может быть полным, когда проверяютсявсе изделия, и выборочным, когда проверяется часть деталей.По принципу действия различают:- системы пассивного контроля, представляющие собой системы автоматического контроля (САК), задача которых получить необходимые сведенияоб управляемом объекте или параметрах технологического процесса (системане изменяет параметров технологического процесса во время обработки, т.е.ведет себя пассивно);- системы активного контроля, которые представляют собой системыавтоматического регулирования (САР), задача их не только измерять необходимые величины, но и поддерживать их заданное значение во время технологического процесса.В настоящее время системы активного контроля организуют в большинстве случаев по принципу адаптивного управления, т.

е. управление технологическим процессом ведут совместно с ЧПУ и САК, задача которой на основаниисведений, полученных от автоматических устройств, менять программу управления, тем самым восстанавливая отклонившиеся величины.По назначению различают следующие системы автоматического контроля: технологических параметров в процессе обработки; параметров готовых изделий (контроль качества продукции); состояния оборудования и систем управления; состояния инструмента, оснастки и т. д.; программного и информационного обеспечения (сбор сведений, обработка сведений, систематизация и т.

д.).3. Системы автоматического пассивного контроля различаются:- аппаратными средствами и способами организации контроля; разновидностями и способами контактирования с измеряемыми величинами (прямоеконтактирование, косвенное, контактирование в рабочей позиции, в измеряемой позиции и т. д.);- видами датчиков, применяемых для измерения величин (индуктивные,пневматические, фотоэлектрические, тензометрические, оптоэлектронные);- способами организации измерительной системы и средствами обработкиполученной информации (измерение, дискретное, измерение методом сравнения с заданным значением, измерение с преобразованием аналогового сигнала вчисловой код и т.

д.);- видами индикаторов и средствами отображения информации измерений(стрелочные индикаторы, цифровые, символьные, сегментные отображенияинформации на ЭЛТ и т. д.);- способами хранения и регистрации данных (регистрация на бумажныхлентах в виде диаграмм, графиков, регистрация посредством печатающих устройств, регистрация с записью в ЗУ).26Системы пассивного автоматического контроля могут иметь также различные способы организации контроля: непосредственно во время технологического процесса (постоянный или поэтапный) и полученных результатов.На рисунке 11 показана одна из структурных схем системы пассивногоавтоматического контроля. Система включает в себя: дифференциальный индуктивный размерный датчик 1; электронный блок (ЭБ), имеющий электронный усилитель и преобразователь; указывающий прибор, выполненный в видеэлектронного цифрового индикатора (ЭЦИ) иисполнительного реле.

Датчик имеет два Шобразных сердечника (4), закрепленных спомощью плоских пружин на корпусе датчика.На сердечниках расположены две обмотки(W1W3), которые совместно с полуобмоткамитрансформатора (W2W4,) представляют собойуравновешенный измерительный мост, вдиагонали которого подключено питающеенапряжение от сети переменного тока (Un).Измерительный шток датчика 2 подвешенпосредством плоских пружин 3 к корпусу.

Наштоке закреплен якорь сердечника 5.Вращением микрометрического винта 8сердечники перемещаются относительно якоря.Рисунок 11- Система пассивного ав- Если размеры детали до обработки превышаюттоматического контроляпределыизмерениядатчика,тоограничительная гайка 6, установленная на штоке, с помощью угольника 7отодвигает сердечник от микрометрического винта (зона отсутствия измерений).Принцип действия САК состоит в следующем. При контактировании измерительного штока с измеряемой поверхностью якорь средечника отклоняетсяот среднего положения, что вызывает дисбаланс моста (сигнал рассогласования) вследствие неравенства зазоров между якорем и сердечником. Напряжениерассогласования моста, усиленное и преобразованное в электронном блоке вцифровой код, индицируется на ЭЦИ в виде значения отклонения размера.

Прибалансе моста электронный блок формирует сигнал на прекращение обработкис помощью исполнительного реле.В массовых видах производства применяются для контроля изделий илидеталей применяют всевозможные пассивные средства контроля, работающиекак автоматические сортировщики. Они не только измеряют размер или его отклонения, но и порезультатам измерений дают оценку: годная деталь с допустимыми отклонениями; негодная сотклонениями, которые можно исправить; бракованная. Такие автоматические сортировщики,кроме измерительной системы, имеют исполнительные механизмы подачи детали на измеряемую позицию, ее фиксацию и механизмы, расРисунок 12 - Схема автосортировщика27пределяющие детали по накопителям упомянутых позиций.Большинство автоматических сортировщиков имеют следующую функциональную структуру (Рисунок 12); бункер-накопитель (БН1) или магазиннакопитель для хранения контролируемых деталей; механизм подачи, базирования деталей на измеряемой позиции (МПД) систему автоматического контроля (САК) с индикацией и сигнализацией о браке и недопустимых отклонениях(СИУ), распределительное устройство (РУ), которое распределяет детали (Д) побункерам-накопителям (А - бункер годных деталей, Б бункер для деталей «исправимый брак» В - бункер деталей «брак»).4.

С развитием микропроцессорной и микроэлектронной измерительнойтехники многие задачи автоматизации контроля в машиностроении решаютсяна новом техническом уровне с учетом новых достижений в технике.САК параметров технологического процесса или автоматического контроля качества готовых изделий на базе развития микроэлектронной техники исредств вычислительной техники стали составной частью САУ и встраиваютсянепосредственно в технологические объекты или технологические комплексы.Измерительные машины изготовляют в виде промышленных роботов автоматического контроля, которые оснащены измерительными средствами,управляющими программами.

САК СЧПУ выполняют как координатноизмерительные машины (КИМ), которые могут быть автономными или могутвстраиваться в технологический комплекс.На рисунке 13 показана структурная схема координатно-измерительнойсистемы, состоящей из измерительного стола, который свободно перемещаетсяпо трем координатам X, Y, Z. На столе с помощьюприспособления устанавливается контролируемоеизделие. На неподвижной части относительно столаустанавливается измерительное устройство, фиксирующее положение измеряемой поверхности в видекалибра, щупа. Перемещение измерительного столаотносительно фиксируемой позиции измеряетсяразмерными датчиками (РД), которые ведут отсчетперемещения посредством оптической измерительной шкалы (ИШ). Сигналы датчика в виде импульРисунок 13 - Структурная сов, число которых пропорционально перемещению,схема КИМподаются в операционное устройство (ОУ), где преобразуются в сигналы индикации (операционное устройство в своем ЗУ можетсравнивать заданное значение с измеренным и вычислять отклонение).

Обработанный в операционном устройстве сигнал подается на цифровое индицирующее устройство (ЦИУ), где в цифровом коде индицируется измеряемая величина или ее отклонение.28Раздел 2 Измерительные преобразователи систем (датчики)Тема 2.1 Классификация и характеристики датчиков1.