Автоматты басқару жүйелері туралы негігі түсініктер

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ЖАЛПЫ ТЕОРИЯ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1 Автоматты басқару жүйелері туралы негігі түсініктер ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2 Автоматты басқару жүйесінің блок . схемасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3 Автоматты басқару жүйесінің көрсетілуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4 Автоматты жүйелердің дифференциалдық теңдеулері ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5 Автоматты жүйелердің негізгі басқару заңдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6 Структуралық схемаларда үзбелердің қосылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.1 Тізбектей қосу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
6.2 Кері параллель қосу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7 Дифференциалдық теңдеулерді сызықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
8 Алгебралық критерий ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8.1 Найквист критерийі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
9 Жиілік сипаттамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9.1 Амплитудалық фазалық.жиілік сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9.2 Логарифмдік жиілік сипаттамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10 Коррекциялаушы құрылғылар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10.1 Тізбекті коррекциялаушы құрылғы. Оларды түрлендіру ... ... ... ... ..
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

АБЖ өндіруге адам денсаулығына зиян келтіретін қауіпті жұмысты механикаландыруға микропроцессорлық техника мен роботтарды кеңінен пайдаланамыз.
Автоматтандыру деп адамды тікелей техникалық босататын автоматты құрылғыларды пайдалануды айтамыз. Автоматты өндірістік процесті адамның қатысуынсыз тек оның бақылауымен жүзеге асыратын құрылғы (машина, аппарат, аспап т.б.) АБТ деп жүйелерде өтетін процестің физикалық негізіне тәеулсіз техникалық (технолгиялық, өндірістік) процестерді басқару мен бақылау функциясын адамның тікелей қатысуынсыз орындайтын автоматты жүйелердің есептеу тәсілдерімен құрылу принциптерін зертртеумен шұғылданатын ғылыми – техникалық пәнді атайды.
Кибернетика деп әртүрлі қызмет атқаруға тағайындалған (жанды және жансыз негізде) объектілермен және күрделі дамып тұратынжүйелермен мақсатты бағытталған басқару туралы ғылымды айтуға болса, онда АБТ кибернетика теориясының негізі болады. АБТ-ның алғашқы пайда болу кезі 1868 ж. Сол жылы ағылшын физигі Максвеллдің реттеушілер туралы мақаласы шыққан. Бірақ ол мақала тәжірибе жүзінде қолдану таппады. Содан соң 1872-1876 жж. орыс мехнигі Вышнеградский 2 еңбек жазды: «Тікелей әрекетті реттеушілер туралы», «Реттеушілердің жалпы теориясы». Сол еңбектерге АБТ негізі салынды.
Автоматты реттеу дегеніміз объектінің жағдайын сипаттайтын тағайындалған (берілген, тапсырылған) шаманы бірқалыпта қ олдану немесе оны белгілі заң бойынша өзгерту процессі. Ол процесс объектінің жағдайын немесе оған әрекет етіп тұратын ауытқушы әсерлерді өлшеу және реттеу органына әрекет ету арқылы іске асырылады. Ауытқушы әсер деп объектіні кейбір тұрақталынған жағдайынан шығатын (ауытқытатын) және сырттан әрекет ететін әсерді айтады.
Басқару мен реттеу анықтамаларын салыстыра отырып, барлық реттеу мәселелері қарапайым жағдайда басқару мәселелеріне кіреді деуге болады.

1. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1972.
2. Попков С.Л. Следящие системы. - М.: Высшая школа, 1963.
3. Анрюшенко В. А., Следящие системы автоматизированного сборочного оборудования. - Л.: Машиностроение, 1979.
4. Арендт В. Р., Сэвент К. Дж. Практика следящих систем. - М.: Госэнергоиздат, 1962.
5. Макаров И. М., Менский Б. М. Линейные автоматические системы.
- М.: Машиностроение, 1977.
6. Сабинин Ю. Аю. Электромашинные устройства автоматики. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.
7. Ворошилов М. С. Проектирование и расчет следящих систем с программным управлением. - Л.: Машиностроение, 1969.
8. Васильев Д. В., Чуйч В. Г. Системы автоматического управления. -М.: Высшая школа, 1967.
9. Воронов Д. В. И др. Теория автоматического управленя. Часть 1,2 – М.: Высшая школа, 1986.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

ЕСЕПТІҢ БЕРІЛГЕНІ

1. Жүйенің негізгі элементтерінің теңдеуін құру және беріліс
функцияларын анықтау.
2. Күшейткіштің беріліс коэффициентінің қажетті мәнін анықтау.
3. Жүйе талаптарын қанғаттандыратын тізбекті коррекциялаушы құрылғыны
таңдау (тұрақты токтың электр пассивті төртұштысы).
4. Коррекциялаушы жүйенің структуралық сұлбасын құру және беріліс
функциясын анықтау (басқарушы әсер және қате бойынша).
5. Коррекцияланған жүйенің өтпелі сипаттамасын құру, сапа
көрсеткіштерін және талаптарға сәйкестігін анықтау.
6. Күшейткіште сезімтал емес және тотыққан зонасының коррекцияланған
жүйесі болған жағдайда автотербелудің бар-жоғын білу, коррекцияланған
сұлбада құрылатын қатенің орта квадрат мәнін анықтау.
7. Коррекцияланған жүйенің қасиеттері және олардың мүмкіндіктерін
жоғарылату жөнінде қорытынды шығару.

Мұнда келесі белгілнулер енгізілген: Р-редуктор, В-шығу құрылғысы, У-
күшейткіш, Д-двигатель, Тг-тахогенератор;

КІРІСПЕ

АБЖ өндіруге адам денсаулығына зиян келтіретін қауіпті жұмысты
механикаландыруға микропроцессорлық техника мен роботтарды кеңінен
пайдаланамыз.
Автоматтандыру деп адамды тікелей техникалық босататын автоматты
құрылғыларды пайдалануды айтамыз. Автоматты өндірістік процесті адамның
қатысуынсыз тек оның бақылауымен жүзеге асыратын құрылғы (машина, аппарат,
аспап т.б.) АБТ деп жүйелерде өтетін процестің физикалық негізіне тәеулсіз
техникалық (технолгиялық, өндірістік) процестерді басқару мен бақылау
функциясын адамның тікелей қатысуынсыз орындайтын автоматты жүйелердің
есептеу тәсілдерімен құрылу принциптерін зертртеумен шұғылданатын ғылыми –
техникалық пәнді атайды.
Кибернетика деп әртүрлі қызмет атқаруға тағайындалған (жанды және
жансыз негізде) объектілермен және күрделі дамып тұратынжүйелермен мақсатты
бағытталған басқару туралы ғылымды айтуға болса, онда АБТ кибернетика
теориясының негізі болады. АБТ-ның алғашқы пайда болу кезі 1868 ж. Сол жылы
ағылшын физигі Максвеллдің реттеушілер туралы мақаласы шыққан. Бірақ ол
мақала тәжірибе жүзінде қолдану таппады. Содан соң 1872-1876 жж. орыс
мехнигі Вышнеградский 2 еңбек жазды: Тікелей әрекетті реттеушілер туралы,
Реттеушілердің жалпы теориясы. Сол еңбектерге АБТ негізі салынды.
Автоматты реттеу дегеніміз объектінің жағдайын сипаттайтын
тағайындалған (берілген, тапсырылған) шаманы бірқалыпта қолдану немесе
оны белгілі заң бойынша өзгерту процессі. Ол процесс объектінің жағдайын
немесе оған әрекет етіп тұратын ауытқушы әсерлерді өлшеу және реттеу
органына әрекет ету арқылы іске асырылады. Ауытқушы әсер деп объектіні
кейбір тұрақталынған жағдайынан шығатын (ауытқытатын) және сырттан әрекет
ететін әсерді айтады.
Басқару мен реттеу анықтамаларын салыстыра отырып, барлық реттеу
мәселелері қарапайым жағдайда басқару мәселелеріне кіреді деуге болады.

ЖАЛПЫ ТЕОРИЯ

1. Автоматты басқару жүйелері туралы негігі түсініктер

Автоматты жүйелер арналуына және конструкторлық орындалуына қарай
әртүрлі болады. Оларды негізгі 2 бөлшектерге бөлуге болады.
1. Басқарылатын объект (БО)
2. Басқару құрылғы (БҚ)
Оларды функционалдық схемада келесідей көрсетуге болады

кіріс шығыс

кіріс шығыс

Нұсқамалармен сигналдың өту бағыты көрсетіледі.
БО- техникалық (технологиялық) процесті жүзеге асыратн құрылғы немесе
құрылғылар жиынтығы. БО жылжитын және жылжымайтын болуы мүмкін. АБЖ
жылжитын объектісіне келесілер жатады: кемелер, поездар, ұшқыштар,
ракеталар, ғарыштар. Жылжымайтын объект: агрегаттар, механизмдер,
технологиялық және энергетикалық процестер, қондырғылар (бу пештері,
айнымалы пештері).
БҚ (автоматты реттеуіш, жай реттеуіш) белгілі заңға (алгоритмге,
бағдарламаға) сәйкес басқарылатын объектіге әсер етіп тұратын, техникалық
құрылғыны айтады.
Мысал: ұшқыштағы және ракеталардағы автопилоттар, басқарушы, ЭЕМ.
Қандай болмасын өндірістік қондырғыларда, машиналарда, аппараттарда
өтетін түрлі техникалық процессті бір немесе бірнеше көрсеткіштермен
сипаттауға болады. Сол көрсеткіштер әртүрлі механикалық, физикалық,
химиалық шамалар болып келеді. Мысалы: жылдамдық, жол, уақыт, қысым,
температура, көлем. Олар нақтылы жағдайға байланысты белгілі бір заңға
сәйкес өзгеруі не тұрақты болуы мүмкін. Басқару тәжірибесінде оларды
процестің параметрлер координаталары немесе басқарылатын объектінің шығу
шамалары дейді. Басқарылатын параметрлер деп шығу параметрлерінің
арасындағы параметрлерді айтады, егер реттеу процессі сол бойынша
жүргізілсе.
Реттелінетін шаманың өзгерісін тудыратын әсерлер басқару және ауытқушы
болып бөлінеді. Реттелетін шаманың өзгерту заңдылығын анықтайтын және
басқару құрылғымен өндірілетін әсер – бұл басқару әсері. Ал басқару әсерімн
реттелетін шама арасындағы байланысқа ықпал ететін барлық басқа әсерлер
ауытқушы әсерлерге жатады. Егер объектіге әрекет ететін әсерлердің және
реттелетін шамалардың саны бірден бір болса келесідей болады.

y(t)

u – басқару әсері
f – ауытқушы әсер
y – басқарылатын шама
Егер басқарылатын объектінің кіру және шығу шамасының саны 1-ден көп
болса

Басқару әсерледің және басқару шамалардың санына қарай басқарылатын
объектілер бір байланысты немесе көп байланысты болып бөлінеді.

2. Автоматты басқару жүйесінің блок – схемасы

Басқарылатын процесстер қандай объектілермен байланысты екеніне
тәелсіз. Жалпы түрде АБЖ блок-схемасын келесідей көрсетуге болады.

g(t) – тағайындағыш әсер
Блок-схемаға сәйкесті реттеуіштің кірісіне тағайындалған g(t)
реттелінетін және ауытқушы шамалар келіп түседі. Реттеуіш келіп түскен
ақпарат бойынша басқару әсерін шығарып, БО-ге әрекет етеді. Процесс жүрісі
туралы объектіден ақпарат алу үшін сезгіш элемент немесе датчиктер
қолданыады. Датчиктің міндеті физикалық шаманы бір түрден екінші түрге
түрлендіру.

3. Автоматты басқару жүйесінің көрсетілуі

АБЖ әдетте структуралық схемалармен көрсетіледі. Стрктуралық схема
жүйенің құрамын элементтер арасындағы байланысын көрсетеді. Структуралық
схема арқылы жүйенің ішкі құрылымын анықтауға жүйедегі өтетін динамикалық
процесстің сапасын жақсартатын қосымша байланыстардың қосу орнын табуға
болады.

СЭ – салыстыру элементі
АР – автоматты реттеуіш
АТМ – атқару механизмі
РО – реттеу органы
БО – басқару объектісі
ӨЭ - өлшеу элементі
КҚ – коррекциялаушы құрылғы
y(t) – реттелетін шаманың нақты мәні
E(t) – реттеу қателігі
y(t)-дан ОЭ мен өлшеніп оның g(t) тағайындалған мәнмен салыстырылады. СЭ
реттеу қателігін E(t)=g(t)-y(t) анықтайды. Ол қателік реттелінетін шаманың
ауытқуы. Ол ауытқу жүйеге әрекет етіп тұратын f(t) –дан сыртқы ауытқушы
әсердің ықпалынан пайда болады. Егер жүйеге сыртқы ауытқушы әсер әрекет
етпесе, онда ешқандай реттеудің қажеті жоқ. Табылған қателік бойынша E(t)
АР өзінің реттеу алгоритміне сәйкесті u(t) –дан басқару әсерін өндіреді. Ол
әсер АТМ мен РО арқылы БО-ға әрекет етеді. Әдетте тұйықталған жүйеге
әртүрлі кері байланыстар және жзүйенің сапасын жақсарту үшін енгізілетін
коррекциялаушы құрылғылар кіреді. (КҚ1,КҚ2). Ондай жүйенің мақсаты
реттелінетін шаманың нақты мәнімен тағайындалған мәннің аралығындағы
айырымды нөлге келтіру. Структуралық схемадағы реттелінетін шаманың мәні ОЭ
арқылы СЭ-ке келіп түсетін тізбек негізгі кері байланыс тізбегі деп
аталады. Негізгі кері байланыстан басқа жүйеде ішкі кері байланыстар да
болуы мүмкін. Егер негізгі кері байланыстың сигналы реттелінетін шаманың
тек қана пропорционалы болса, онда кері байланыс қатаң кері байланыс деп
аталады. Ал айтылған сигнал реттелінетін шаманың өзгерісіне және оның
туындыларына пропорционалы болса, ондай кері байланыс иілгіш кері байланыс
деп аталады.
Тұйықталған АБЖ тағайындалған шаманың өзгеру түрі бойынша келесідей
жіктеледі:
1. тұрақтандыру (стабилизациялау)
2. бағдарламалы басқару жүйелеріне
3. қадағалаушы жүйелерге
Тұрақтандыру жүйелеріне егер тағайындалған шаманың мәні тұрақты болса,
g(t)=const. Егер бір тағайындалған шама бойынша, бір реттелінетін шама
тұрақтанса, ондай жүйе бір контурлы тұрақтандырулы жүйе деп аталады. Егер
тұрақтандыру шаманың саны көп болса, көпконтурлы деп аталады.
2. Бағдарламалы басқару жүйе, егер тағайындалған шаманың мәні уақыт
өзгерген сайын кейбір белгілі заң және бағдарлама бойынша өзгеріп тұратын
болса. Осындай жүйелердің бағдарламалары екі түрде болуы мүмкін:
1. уақыттық бағдарлама g=g(t)
2. параметрлік бағдарлама g=()
3. Қадағалаушы жүйелер, егер g(t) уақыттық функциясы алдын-ала
белгісіз болса. Әдетте қолданушы жүйеде реттелінетін шама кейбір сыртқы
фактордың өзгеруінен пайда болатын тағайындалған шаманың өзгерісін
қайталап, қадағалап тұру тиісті.

4. Автоматты жүйелердің дифференциалдық теңдеулері

Жүйе жобалау стратегиясында басқару процессі дифференциалдық,
интегралдық және алгебралық теңдеулер арқылы зерттеледі, яғни математикалық
модель арқылы. Ондай зерттеудің мақсаты анализ және синтез мәселесін шешу.
1. Анализ. Жүйе өзінің структурасымен және параметрлерімен беріледі де,
зерттеу мақсаты оның қасиеттерінің орнықтылығын, дәлдігін анықтау.
2. Синтез. Жүйенің қажетті қасиеттері беріледі де, ал зерттеу мақсаты
сол қойылған талаптарды қанағаттандыратын жүйенің структурасын және
параметрлерін анықтау. Жүйенің математикалық жазуында инерционды
элементтері дифференциалдық, интегралдық немесе алгебралық теңдеулермен
жазылады. Оларды динамикалық теңдеулер деп атайды.Инерционды емес
элементтер және сыртқы әсерлер тұрақты түрде әрекет етсе, (жүйенің
тұрақталынған режимі) алгебралық теңдеулермен жазылады. Оларды статика
теңдеулер деп атайды. Басқару жүйесінің динамикалық теңдеулерін құруда
(математикалық моделін анықтауда) күрделі жүйе шартты түрде жеке әрекеті
бағытталған үзбелерге бөлінеді. Үзбедегі өтетін процессті анықтайтын
физикалық заңға негізделеді. Сөйтіп олардың әрқайсысына теңдеулер құрылады.

5. Автоматты жүйелердің негізгі басқару заңдары

Реттеу заңы деп E(t) жүйе қателігі тағайындалған әсер y(t), f(t)
ауытқушы әсер бойынша басқару құрылғы u(t) басқарушы әрекетті
қалыптастыратын математикалық тәуелділікті немесе алгоритмді айтады.
Алгоритмнің жалпы түрі:
u(t)=F[g(t), E(t), f(t)]
F бейсызықты функция (көрсетілген шамалардан және олардың
туындылырынан) u(t)=F[g(t)]+F[E(t)]+F[f(t)] біз тек мына
түрін қарастырамыз u(t)=F[E(t)].
Келесі заңдар бар:
1. Пропорционалдық заң П
u(t)=kE(t)k –реттеуіштің беріліс немесе күшейткіш
коэффициенті
2. Интегралдық заң И
немесе
3. Пропорционалды интегралды заң ПИ

4. Пропорционалды интегралды дифференциалды заң ПИД

- дифференциалдаудың уақыттық туындысы

6. Структуралық схемаларда үзбелердің қосылуы
6.1 Тізбектей қосу

Үзбелер тізбектей қосылады дейді, егер соңынан тұрған кіру шамасы
алдындағы үзбенің шығу шамасы болса.

Жалпы жағдайда

Тізбектей қосылған үзбелердің эквиваленті түрлендіру функциясы барлық
үзбелердің түрлендіру функциясының көбейтіндісіне тең.

6.2 Кері параллель қосу

Үзбе кері параллель қосылған деп аталады, егер әр үзбенің шығысы басқа
үзбенің кірісімен қосылса.

Сонымен кері параллель қосудың түрлендіру функциясы бөлшекке тең. Оның
алымы тура бөліктің түрлендіру фуекциясы болып келеді де, ал бөлгіші +
тұйықталмаған жүйенің түрлендіру функциясы болады, егер кері байланыс кері
болса, немесе 1-тұйықталмаған жүйенің түрлендіру функциясы болады егер кері
байланыс оң болса.

7. Дифференциалдық теңдеулерді сызықтандыру

f(t)
x(t) y(t)

Жүйенің басқарылатын объектілер үзбелері еркін ретті
дифференциалдық теңдеумен жазылады.
динамикалық
(1)

Мұндағы y – үзбенің шығу шамасы
x,f – кіру шамалары
- уақыт бойынша шаманың бірінші туындысы
- уақыт бойынша шаманың екінші туындысы
1) формула жүйенің динамикалық теңдеуі
x=x
f=f тұрақты кіру шамаларында үзбеде біраз уақыттан кейін процесс
тұрақталады дейік. Онда шығу шамасы y= мәнінде тұрақталынады. Бұл
жағдайда (1) формула былай жазылады.
статикалық
(2)
Жалпы жағдайда үзбенің динамикалық теңдеуі бейсызықты болып келеді.
Реттеу процесін зерттегенде бейсызықты теңдеулерді сызықтыққа келтіреді. Ол
процессті сызықтандыру деп аталады.
Әдетте автоматты жүйе кейбір тағайындалған режимде үзбелердің кіру
және шығу шамалары белгілі заң бойынша өзгеріп тұрады. Дербес жағдайда
стабилизациялық жүйелерде олардың мәндері тұрақты болады. Бірақ жүйеге
ауытқушы әсер әрекет етіп тұратын себебінен ол шамалардың шынындағы мәні
тағайындалған режимдегі мәндеріне тең болмайды, яғни шамалардың нақты мәні
тағайындалған режимдегі мәндерінен ауытқып тұрады. Әдеттегі жүйелерде ондай
ауытқу аз болады, сондықтан осы жағдай бейсызықты теңдеуді сызықтандыруға
мүмкіндік береді. Бейсызықты теңдеуді сызықтандыру үшін оны Тейлор қатарына
жіктейді. Сызықтандыруды жеке әрбір үзбеге өткізуге болады.
1. теңдеуді ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.