lec_08 (962875)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

34

Лекция 8

1. Модели кибернетических систем. Статические и динамические характеристики

1. Расчетные схемы кибернетических систем.

Первый и важнейший шаг при создании модели – переход от реально-существующей и мысленно-представляемой физической системы к ее упрощенной расчетной схеме. Необходимо отметить, что число таких схем, соответствующих одной и той же физической системе, может быть значительным. Это определяется аспектом, в котором физическая схема должна отображать те или иные особенности функционирования реальной системы. С этих позиций для кибернетических систем выделяют следующие типы схем: технологическую, функциональную, структурную.

1. Технологическая схема

Автоматизированный производственный процесс в области энергетики, технологии и изготовления состоит из собственно технологической установки (например, ДВС, парогенератор, химический реактор и т.д.) и устройств: измерения, управления и регулирования (устройства ИУР), которые необходимы для автоматизации. В схеме ИУР учитываются требования относительно индикации, регистрации, регулирования определенных параметров установки, предъявляемые разработчиком установки.

Технологическая схема представляет собой условное изображение установки со схематически изображенными на ней устройствами ИУР.

Разработка рациональной технологической схемы требует тесного взаимодействия инженеров данной области техники и специалистов по автоматизации. Это связано с тем, что с одной стороны конструкция установки в значительной степени определяет возможность ее автоматизации, а с другой стороны, автоматизация позволяет изменить и улучшить технологию процесса.

В качестве примера на рис. 3.1 приведена технологическая схема фрагмента химического реактора.

Рис. 3.1. Схема ИУР

1. Таблица условных обозначений в схемах ИУР

Для представленной технологической схемы устройства ИУР осуществляют:

• измерение и преобразование температуры выходного продукта;

• подачу преобразованного сигнала на устройство обработки данных;

• регулировку подачи топлива;

• возможность воздействия устройства обработки данных на контур регулирования температуры.

1. Функциональная схема

Функциональная схема представляет собой символическое изображение установки с выделением узлов, реализующих определенные функции: измерение, сравнение, усиление и т.п.

В качестве примера на рис. 3.2 приведена конструктивная схема регулятора давления (рис. 3.2 а) и соответствующая функциональная (рис. 3.2 б).

Рис. 3.2 а

Рис. 3.2 б

В системах автоматики устройства, реализующие конкретные функции как правило изготавливаются в виде отдельных конструктивно обособленных элементов (узлов). Поэтому функциональная схема для них при­обретает более детализированный и конкретный вид, чем представленная на рис. 3.2 б. Так, функциональная схема фрагмента химического ре­актора, рассмотренного ранее, имеет вид, представленный на рис. 3.3.

Рис. 3.3

1. Таблица условных обозначений

1. Структурная схема.
   
   

Для исследования того, как точно и быстро кибернетическая система выполняет заданную задачу управления (задача анализа) или какие значения должны иметь параметры устройства управления и какой должна быть его структура (задача синтеза), достаточно знать, как преобразуются сигналы отдельных элементов системы и в какую структуру связаны между собой эти элементы. Требуемые данные могут быть получены с помощью непосредственного составления системы уравнений для всего кибернетического устройства в целом. Но, как правило, это происходит гораздо проще и нагляднее, если предварительно вся система разбита на отдельные звенья и для каждого звена в отдельности проводятся расчеты.

Способы расчета передачи сигналов между звеньями справедливы при условии, что звенья обладают направленностью передачи. Только в этом случае при объединении звеньев будет отсутствовать влияние последующего звена на предыдущее и изменения выходного сигнала предыдущего не произойдет.

В любой реальной физической системе такая ситуация невозможна. Это объясняется тем, что при взаимодействии реальных элементов (звеньев) между ними осуществляется передача энергии и поток переда­ваемой энергии, т.е. мощность, определяется как произведение двух фундаментальных величин. Для механических систем это сила и скорость: для электрических – напряжение и ток; для гидравлических –давление и объемный расход. Одна из этих двух величин (например, напряжение) является выходным сигналом первого элемента и воздействует на второй: другая же величина (в данном случае это ток) является выходным сигналом второго элемента и воздействует на первый, изменяя его свойства (рис. 3. 4)

Рис. 3.4

Таким образом, при передаче энергетического сигнала имеет место взаимовлияние соединяемых элементов и реальные физические звенья свойством однонаправленности не обладают. В механике это положение отражает III Закон Ньютона: при взаимодействии тел сила действия равна силе противодействия.

Но в кибернетических системах, основная функция которых –управление за счет сбора, обработки и передачи информации, между взаимо­действующими звеньями передаются потоки энергии близкие к нулю (т.е. в этом потоке может быть значительным напряжение при токе близком к нулю). В этом случае связь между элементами носит однонаправленный характер и взаимовлияние их незначительно. Даже в случае рассмотрения в рамках кибернетической системы силовых элементов с их энергетическими связями, учитывая решаемые при этом задачи, а это, как правило, выяснения поведения системы при бесконечно малых отклонениях от невозмущенного движения, передаваемая между ними мощность в связи с малостью изменения переменных состояния близка к нулю. Следовательно, и в этом случае свойство однонаправленности звеньев кибернети­ческой системы сохраняется.

Звено однонаправленного действия, называют передаточным звеном. Именно из таких звеньев строятся структурные схемы кибернетических систем.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций