Релейная система автоматического регулирования

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Ижевский государственный  технический университет

им. М.Т. Калашникова»

Факультет «Современные технологии и автомобили»

 

 

 

 

Реферат по дисциплине:

«Основы автоматизированного управления»

на тему: «Релейная система автоматического регулирования»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент
Принял

 

 

Ижевск 20__

 

Содержание     

1. Введение                                                             3
2. Релейные системы                                             5
3. Список использованной литературы.            15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Каждая автоматическая система состоит из целого ряда блоков или звеньев, различно соединенных между собой. Каждое отдельно взятое звено воздействует или передает информации с одного на другое. В общем случае звено  может иметь  несколько входов и выходов.

Совокупность уравнений  и характеристик всех звеньев описывает динамику процессов управления или регулирования во всей системе в целом. Существуют различные характеристики звеньев: статические, переходные, частотные и др.

Основными признаками деления автоматических систем на большие классы по характеру внутренних динамических процессов являются следующие:

1. непрерывность или дискретность (прерывистость) динамических процессов во времени,
2. линейность или нелинейность уравнений, описывающих динамику процессов регулирования.

По первому признаку автоматические системы делятся  на системы непрерывного действия, системы дискретного действия (импульсные и цифровые) и системы релейного действия.

По второму признаку каждый из указанных  классов (кроме релейного) делится на системы линейные и нелинейные. Системы же релейного действия относятся целиком к категории нелинейных систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Релейные системы.

Системой релейного действия называется такая система, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина в некоторых точках процесса, зависящих от значения входной величины, изменяется скачком. Такое звено называется релейным звеном. Статическая характеристика релейного звена имеет точки разрыва.

Релейные системы автоматического регулирования можно отнести, как и импульсные, к категории систем прерывистого действия, но их существенное отличие от импульсных систем заключается в том, что релейные системы по самому принципу своему являются нелинейными системами. Дело в том, что здесь моменты времени, в которые происходит замыкание и размыкание системы, заранее неизвестны; они не задаются извне, а определяются внутренними свойствами самой системы (ее структурой и величинами ее параметров). Этим обусловливаются и основные специфические особенности динамики процессов регулирования в релейных системах.

В качестве примера релейной системы рассмотрим систему регулирования температуры где управления работой привода шторок служит релейное звено - поляризованное реле 3 (рис. 1). Его средний контакт в зависимости от знака тока в диагонали моста 2, т.е. в зависимости от знака отклонения регулируемой величины Ѳ, замыкается с правым или левым контактом, включая ток либо в одну, либо в другую обмотку возбуждения двигателя. В результате чего получаем либо одно, либо другое направление движения шторок на регулируемом объекте.

Рис. 1

Из сети в  управляемую цепь реле (цепь контактов) подается постоянное напряжение U = с. Напряжение U, питающее двигатель, изменяется в зависимости от величины тока I в диагонали моста по одному из законов, изображенных на рис. 2. Нейтральному положению среднего контакта реле соответствует значение U = О при малых величинах тока - b < I < b (рис. 2, а). При некоторой величине тока I = b реле срабатывает, включая напряжение U = с в одну из обмоток двигателя. При обратном направлении тока I, которое считается отрицательным, будет та же картина срабатывания, при I = - b, причем то же самое напряжение U включается в другую обмотку двигателя и задает ему другое направление вращения. Это направление будем считать отрицательным  и поэтому напряжение в этом cлyчae будем отмечать знаком минус: U = - с (рис. 2, а).

Рис.2

Интервал - b ≤ 1 ≤ b, где U= О, называется зоной нечувствительности реле. Показанная зависимость выходной величины реле U от входной I называется статической характеристикой реле.

Как известно, величина тока срабатывания реле не совпадает с величиной тока опускания. При учете этого обстоятельства получаем петлевую статическую характеристику (рис. 2, б), где b₂ -величина тока срабатывания, а b₁ - тока отпускания. Эта петля аналогична той, которая получается при гистерезисных явлениях. Поэтому и в данном случае ее называют гистерезисной петлей. Если петля не широка, то ею часто можно пренебрегать.

Зона нечувствительности реле, имеющая место в этих двух статических характеристиках, получается в том случае, когда средний контакт поляризованного реле обладает нейтральным положением. Если этого нет, то он будет сразу перескакивать из одного крайнего положения в другое (рис. 2, в). Это -идеальная релейная характеристика без зоны нечувствительности и без петли. Реальная характеристика реле и в данном случае тоже будет иметь петлю (рис. 2, г), половину ширины которой обозначаем через b. Это - характеристика реле с петлей без зоны нечувствительности, т. е. без среднего нейтрального положения.

В приведенном примере в релейную систему входило электромагнитное реле, управляющее работой привода регулирующего органа. Однако к релейным системам регулирования и управления относятся не только системы, содержащие именно реле, а всякие системы, в составе которых есть звенья (любой физической природы), обладающие статическими характеристиками релейного типа, когда выходная величина звена изменяется скачкообразно при непрерывном изменении входной величины.

Например, если в пневматической системе управления курсом водяной торпеды (рис. 3), открытие заслонки  происходит достаточно быстро, то статическая характеристика работы заслонки будет релейная, как показано на рис. 4, где γ- угол поворота заслонки, передаваемый от гироскопа, а p - давление воздуха. В этой системе заслонка играет  ту же роль, что электромагнитное реле в  первом   примере.

Рис.3

Рис.4                         Рис.5

Возможно и  другое рассмотрение данной пневматической системы. Предположим, что поршень рулевой машинки 3 (рис. 3) очень быстро по сравнению с поворотом самой торпеды перебрасывается из одного крайнего положения в другое при открытии заслонки и остается достаточно длительное время в крайнем положении, пока не поступит сигнал обратного знака. Тогда можно сразу изобразить. характеристику всего регулятора в релейном виде, показанном на рис. 5.

Последний случай отличается от предыдущих двух тем, что здесь сам регулирующий орган работает в релейном режиме, а там было релейное управление привода регулирующего органа. Это -два наиболее распространенные типа релейных автоматических систем.

Приведем еще  более типичный пример такой релейной системы, в которой сам регулирующий орган работает в релейном режиме (двухпозиционном). Это - система регулирования скорости ω электродвигателя (рис. 6).

Рис. 6

Чувствительный элемент (центробежный механизм 1) дает непрерывное перемещение муфты s. В некотором среднем положении, которое примем за начало отсчета s, муфта нажимает на контакт 2 (регулирующий орган), замыкая его. При разомкнутом контакте 2 в цепь возбуждения регулируемого двигателя О включено добавочное сопротивление Rд. При замкнутом контакте 2 оно выключено, так как цепь возбуждения замыкается параллельно этому сопротивлению. Поэтому статическая характеристика регулирующего органа будет иметь вид, показанный на рис. 7 без петли (а) или с петлей (б), в зависимости от качества контактной пары.

Рис. 7

Другим типичным примером двухпозиционного релейного  регулирования (с релейным режимом работы регулирующего органа) является вибрационное регулирование напряжения на клеммах генератора постоянного тока, применяемое на автомобилях, самолетах и т. п. Принципиальная схема показана на рис. 8. Регулируемая величина - напряжение U. При отклонении напряжении изменяется ток в обмотке электромагнита. Это создает изменение тяговой силы электромагнита. При уменьшении последней пружина замыкает контакты К, выключая добавочное сопротивление Rд из цепи возбуждения генератора. Следовательно, регулирующий орган (контакты) здесь будет иметь релейную характеристику, показанную на рис. 9.

Рис. 8

Рис. 9

Релейные системы, так же как и дискретные цифровые (с двоичным кодом), обладают  перед непрерывными системами тем преимуществом, что не требуют высокой стабильности элементов для соблюдения определенной зависимости между выходной и входной величинами. Они работают по принципу <<Да -нет>>, т.е. по наличию или отсутствию входного сигнала и его знаку (с определенным порогом срабатывания).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованной литературы:

1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: НАУКА, 1972.
2. Internet.