Лекции по техническим темам
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Лекция № 7 Тема: ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-АЛГОРИТМИЧЕСКИХ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

План

1. Правила преобразования структурно-алгоритмических схем

2. Свертывание структурно-алгоритмических схем

Литература

1. Бородин И. Ф., Кирилин Н. И. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов. М., Колос, 1977. 222-226

3. Колесов Л. В. Основы автоматики. М., Колос, 1978., 178-180

7. Бохан Н. И., Фурунжиев Р. И. Основы автоматики и микропроцессорной техники: Учеб. пособие. - Мн.: Ураджай, 1987.-376 с.: ил. 261-269

1.Правила преобразования структурно-алгоритмических схем

При проведении исследованиях динамических свойств систем автоматического управления необходимо иметь ее передаточную функцию в разомкнутом и замкнутом состоянии.

Различные структурно-алгоритмические схемы могут обладать одинаковыми передаточными функциями, т. е. быть динамически эквивалентными. Структурно-алгоритмические схему любой сложности путем последовательных преобразований по определенным правилам можно привести к эквивалентной одноконтурной с сохранением динамических характеристик системы.

1. Перенос точки разветвления через звено:

а) по направлению передачи сигнала

При переносе узла по направлению сигнала добавляется звено с передаточной функцией обратной передаточной функции звена, через которое переносится узел

Перенос точки разветвления через звено а) Перенос точки разветвления через звено б)

б) против направления передачи сигнала

При переносе узла против направления передачи сигнала добавляется звено с передаточной функцией звена, через которое переносится узел

перенос узла а) перенос узла б)

2. Перенос сумматора через звено:

а) по направлению передачи сигнала

При переносе сумматора по направлению сигнала добавляется звено с передаточной функцией звена, через которое переносится узел

Перенос сумматора через звено1 Перенос сумматора через звено2 Перенос сумматора через звено3

б) против направления передачи сигнала

При переносе сумматора против направления передачи сигнала добавляется звено с передаточной функцией обратной передаточной функции звена, через которое переносится узел

перенос узла1 перенос узла2перенос узла3

3. Перестановка узлов (точек разветвления)

Перестановка узлов (точек разветвления)1 Перестановка узлов (точек разветвления)2

4. Перестановка сумматоров

Сумматоры можно переставлять друг через друга, не добавляя звена

Сумматоры можно переставлять друг через друга, не добавляя звена1 Сумматоры можно переставлять друг через друга, не добавляя звена2

5. Перенос узла через сумматор

а) по направлению передачи сигнала

При переносе узла через сумматор по направления передачи сигнала добавляется суммирующее звено к узлу

Перенос узла через сумматор1 Перенос узла через сумматор2

а) против направления передачи сигнала

При переносе узла через сумматор против направления передачи сигнала добавляется суммирующее звено к узлу с входными величинами x и f

При переносе узла через сумматор против направления передачи сигнала добавляется суммирующее звено к узлу с входными величинами x и f 1 При переносе узла через сумматор против направления передачи сигнала добавляется суммирующее звено к узлу с входными величинами x и f 2

6. Перенос звена через звено

а) при последовательном соединении

Допускается перенос звена через звено без изменения схемы

Перенос звена через звено1 Перенос звена через звено2

б) при параллельном соединении

Допускается перенос звена через звено без изменения схемы

Допускается перенос звена через звено без изменения схемы1 Допускается перенос звена через звено без изменения схемы

7. Перестановка звеньев во встречно-параллельном соединении

а) при отрицательной обратной связи

При перестановке звеньев во встречно-параллельном соединении при отрицательной обратной связи звенья меняются местами с обратными передаточными функциями

Перестановка звеньев во встречно-параллельном соединении1 Перестановка звеньев во встречно-параллельном соединении2

б) при положительной обратной связи

При перестановке звеньев во встречно-параллельном соединении при положительной обратной связи звенья меняются местами с отрицательными обратными передаточными функциями

звенья меняются местами с отрицательными обратными передаточными функциями звенья меняются местами с отрицательными обратными передаточными функциями1

8. Включение звена в параллельное соединение

Включение звена в параллельное соединение Включение звена в параллельное соединение1

8. Включение звена в обратную связь при встречно-параллельном соединение

Включение звена в обратную связь при встречно-параллельном соединение Включение звена в обратную связь при встречно-параллельном соединение1

10. Включение звена с единичной передаточной функцией

Включение звена с единичной передаточной функцией Включение звена с единичной передаточной функцией1

11. Замена последовательного соединения

а) параллельным

Замена последовательного соединения1 Замена последовательного соединения2

б) встречно-параллельным

Замена последовательного соединения3 Замена последовательного соединения4

12. Замена параллельного соединения

а) последовательным

Замена параллельного соединения Замена параллельного соединения1

б) встречно-параллельным

Замена параллельного соединения3 Замена параллельного соединения4

13. Замена встречно-параллельного соединения последовательным

Замена встречно-параллельного соединения последовательным Замена встречно-параллельного соединения последовательным1

2.Свертывание структурно-алгоритмических схем

Структурная схема САУ или САР содержит перекрестные связи. Связь называется перекрестной, если контур соединения звеньев содержит только начало или конец другого контура, как показано на рис. 1. Системы с перекрещивающимися связями называют многоконтурными.

Многоконтурная САР

Рис.1 Многоконтурная САР

Преобразуя структурные схемы САУ, следует избавляться от перекрестных связей. Для этого необходимо:

1) каждое имеющееся в схеме типовое соединение звеньев (последовательное, параллельное, встречно-параллельное) заменить эквивалентным звеном по ранее приведенным правилам;

2) выполнить перенос узлов или точек разветвления и сумматоров.

При этом рекомендуется узлы и сумматоры сдвигать по схеме так, чтобы при развязке узлов и сумматоров использовать приведенные выше правила, т. е. стремиться к перестановке узла через узел, сумматора через сумматор во избежание появления дополнительных связей (использовать простейшие перестановки).

Избавление от перекрестных связей при преобразовании структурных схем и приведение их к одноконтурным называется свертыванием структурной схемы.

Замкнутую систему называют одноконтурной, если при ее размыкании в какой-либо точке получается цепочка из последовательно соединенных звеньев (рис. 2, а). При этом, если в схеме есть элемент сравнения, то его можно рассматривать как сумматор, так как знак "минус" всегда можно перенести в цепь обратной связи как отдельное звено. Передаточная функция всего соединения от этого не изменится, о чем свидетельствует схема рис. 2, б.

Замкнутая САУ

а)                                            б)

Рис. 2 Замкнутая САУ

Для схемы рис. 2, а Для схемы рис. 2, б:

Рассмотрим пример преобразования многоконтурной системы с перекрещивающимися связями в одноконтурную (рис. 3, а, б,в).

Избавимся от перекрещивающихся связей путем переноса и перестановки сумматоров по схеме

1 — 2 — 3 — в исходной схеме;

2 — 3 — 1 — в преобразованной,

т. е. переставим 2-й сумматор через 1-й, а 3-й - вначале через звено W2 и затем через 1-й сумматор. Тогда структурная схема получит вид рис. 3, б.

Пример преобразования многоконтурной системы с перекрещивающимися связями в одноконтурную1

Пример преобразования многоконтурной системы с перекрещивающимися связями в одноконтурную2

Пример преобразования многоконтурной системы с перекрещивающимися связями в одноконтурную3

Рис. 3 Пример преобразования многоконтурной системы с перекрещивающимися связями в одноконтурную

Заменив параллельное соединение звеньев с передаточными функциями W1 и W2 эквивалентным звеном с передаточной функцией и встречно-параллельное соединение звеньев с передаточными функциями W2 и W4 эквивалентным звеном с передаточной функцией , получим свернутую одноконтурную структурную схему (рис. 3, в).