АИКИ

Общие свойства элементов АИС

Любая АИС состоит из отдельных элементов. Свойства системы зависят как от её структуры, т.е. от способа соединения элементов между собой, так и от свойств самих элементов. 

ИзображениеЭлемент АИС (рис.1.2) осуществляет преобразование входной величины х в выходную величину у. Это преобразование может быть количественным, качественным или информационным.

Текстовое полеПри количественном преобразовании величины х и у имеют одинаковую размерность, но отличаются по значениям (амплитуде, частоте и т. п.). К элементам, осуществляющим количественное преобразование, относятся усилители, трансформаторы и др. 

При качественном преобразовании величины х и у имеют различную размерность. Это преобразование осуществляют, например, датчики, двигатели, генераторы. 

Текстовое полеИзображениеИнформационное преобразование происходит тогда, когда элемент реализует некоторую логическую функцию. Такие элементы называются логическими. 

В зависимости от характера функциональной связи у = f(х) различают элементы непрерывного и дискретного действия. 

В элементах непрерывного действия при непрерывном изменении входной величины х происходит непрерывное изменение выходной величины у (рис.1.3,а). Некоторые элементы обладают гистерезисом, когда значения у при увеличении и уменьшении величины х не совпадают (рис.1.3,б). В элементах дискретного действия при непрерывном изменении входной величины наблюдается скачкообразное изменение выходной величины (рис.1.3,в) при этом непрерывному изменению величины х в определенных пределах соответствует неизменное значение величины у. Таким образом, множество состояний таких элементов является дискретным и его называют также многоустойчивым. Наибольшее распространение имеют элементы с двумя устойчивыми состояниями (рис.1.3,г). Зависимость у = f(х), показанная на рис.1.3, г, обладает гистерезисом и называется релейной. Важным частным случаем является релейная зависимость с памятью (рис.1.3, д). В этом случае элемент при снятии входного сигнала (х = 0) запоминает предшествующее свое состояние.

В зависимости от выполняемых функций элементы разделяют на начальные (измерительные), промежуточные (управляющие) и конечные (исполнительные).

Измерительные элементы располагают на входах автоматической системы. Они реагируют на изменения внешней среды. К ним относятся всевозможные датчики. 

Управляющие элементы составляют обычно основную массу элементов системы. Они получают сигналы от измерительных элементов и реализуют алгоритм функционирования данной системы. Они выполняют усиление и преобразование сигналов, реализуют логические зависимости и воздействуют на исполнительные  элементы.

Исполнительные элементы осуществляют индикацию или воздействие на объекты управления. 

Элементы АИС, выполняющие одинаковые функции, могут быть реализованы с использованием различных видов энергии. Наибольшее распространение получили электрические элементы: электромагнитные, электродинамические, электромашинные, электронные, магнитные, полупроводниковые и др. Применяются также гидравлические, пневматические, акустические, оптические и тепловые элементы.

Независимо от принципа действия, конструкции и природы физических процессов все элементы АИС имеют некоторые общие характеристики. Например, такими характеристиками являются абсолютная и относительная погрешности.

Под абсолютной погрешностью понимают разность между фактическим значением выходной величины yФ и её расчётным значением уР, т.е. Изображение. Абсолютная погрешность имеет размерность выходной величины. Однако, она недостаточно полно характеризует точность работы элемента.

Под относительной погрешностью понимают отношение абсолютной погрешности к расчётному значению измеряемой величины:

Изображение

Относительная погрешность является безразмерной величиной и удобна для сравнения точности работы различных элементов.

Общей характеристикой элементов является передаточный коэффициент. 

В статическом режиме он определяется как отношение значений выходной величины к входной:

Изображение,

а в динамическом режиме — как отношение приращений входной и выходной величин:

Изображение.

Для конкретных элементов передаточный коэффициент часто имеет специальное название. Например: коэффициент усиления (усилители), коэффициент трансформации (трансформаторы) и т.д.

Если элемент имеет обратную связь (ОС), то его характеристикой является коэффициент , который показывает, какая часть выходной величины у подается на вход элемента. ОC может быть положительной или отрицательной. Положительная ОС обеспечивает увеличение общего передаточного коэффициента. При введении отрицательной ОС достигается стабилизация общего передаточного коэффициента, т.е. ослабление его зависимости от колебаний значения коэффициента k основного элемента.

Пермь Питер Пятигорск