3 Математическое описание САУ План лекции: Построение модели, динамические и статические звенья САУ. Дифференциальные уравнения звеньев САУ. Соединение звеньев и преобразование структурных схем САУ. Идентификация моделей объектов управления. Передаточные функции

Автоматическая систем Объекты управления Технический процесс Алгоритм управления САР – это разновидность САУ Воздействия внешние и внутренние Путь передачи воздействий – цепь Замкнутые САУ – с обратной связью Незамкнутые САУ – без обратной связи Звено – зависимость выходного сигнала от входного Y=F(X) Переходной процесс – переход от одного состояния к другому Режимы работы системы – статический и динамический

Экспериментальные динамические характеристики – это реакция на типовое возмущение: ступенчатое, импульсное и гармоническое Частотные характеристики (ЧХ) описывают реакцию системы в установившемся состоянии на входное воздействие, представляющее собой периодическую функцию времени, т. е. линейную комбинацию функций sin(ωt) и cos(ωt) (ωt = 2nf круговая частота). На практике для получения экспериментальных ЧХ вместо гармонических используются такие формы возмущений, как прямоугольная, трапецеидальная, треугольная волна и т. д.

Для анализа свойств и поведения системы целесообразно разделить ее на звенья не по конструктивным или функциональным признакам, а по их динамическим свойствам и изобразить систему в виде структурной схемы, описывающей не только число звеньев и связи между ними, но и динамические свойства каждого звена

Последовательное соединение звеньев Параллельное соединение звеньев Соединение звеньев с обратной связью

Положительная Отрицательная

Математическое описание: Последовательное соединение звеньев

Параллельное соединение звеньев

Соединение звеньев с обратной связью

Характеристики идеального усилительного звена изображены на рисунках:

Математические модели реального усилительного звена имеют вид: Дифференциальное уравнение Передаточная функция Частотные характеристики - АФЧХ; - ВЧХ; - МЧХ;

Электрическая принципиальная схема автоматического регулирования температуры воды объекта

Автоматизация ТПН

Форсунка и плунжерная пара

Система зажигания автомобильного двигателя

1 свечи зажигания; 2 модуль зажигания; 3 аккумулятор; 4 замок зажигания; 5 главное реле; 6 реле бензонасоса; 7 бензонасос; 8 диагностический разъем; 9 топливные форсунки; 10 контроллер; 11 клапан холостого хода; 12 – датчик детонации; 13 – датчик положения КВ; 14 лампа «Проверь двиг.»; 15 модуль кондиционера; 16 тахометр; 17 спидометр; 18 датчик скорости; 19 вентилятор радиатора; 20 датчик расхода воздуха; 21 датчик концентрации кислорода; 22 датчик темп. ОЖ; 23 датчик положения дросселя; 24 реле вентилятора СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВС С ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМОЙ ЗАЖИГАНИЯ

Развитие микропроцессорной техники позволило использовать в системе управления ДВС единый микропроцессорный контроллер, в который встраиваются функции системы зажигания. Дальнейшее развитие систем управления привело к использовании универсальных микропроцессоров, которые строятся в соответствии с параметрическими рядами по производительности. На таких процессорах можно построить многоуровневую систему управления. Примером системы зажигания, объединенной с системой топливоподачи (впрыска), является система на базе микроЭВМ «Январь-4».

Структурная формула этой системы не отличается от рассмотренных систем на дискретно-кодовых элементах. Совершенствование системы идет за счет реализации многих функций элементов системы зажигания программным путем (создание виртуальных функциональных устройств). В этой системе на микропроцессор возложены все функции, кроме ограничения тока первичной обмотки. Конструктивно система зажигания делится на два узла: БУ и модуль зажигания. Степень интеграции современных систем настолько велика, что электронная часть системы зажигания может включать только интегральные схемы микроЭВМ и усилитель мощности. На микроЭВМ возлагаются все функции системы зажигания. В этом случае основная задача разработчика системы зажигания заключается в создании алгоритма функционирования, по которому программист разработает программу управления для микроЭВМ.

Схема разработана для системы с двухступенчатым распределением каналов. Сигналы управления поступают с микро ЭВМ на каждую микросхему VB027ASP. Информационные (диагностические) выходы с высоковольтного ключа подключаются на вход микро ЭВМ. По этим линиям передается информация об амплитуде тока в первичной обмотке. Для оптимального управления амплитудой тока во всех режимах работы ДВС (особенно в динамическом режиме) необходимо разработать алгоритм управления током с учетом многих параметров и их изменений.