Елементи систем автоматики

Методологічну основу дисципліни “Елементи систем автоматики” становить загальна теорія пізнання, яка грунтується на законах фізики, електротехніки, гідромеханіки та інших.

Відповідно до цієї теорії викладання дисципліни повинно забезпечити оволодіння студентами дійсними науковими знаннями, які адекватно відображають властивості елементів автоматизованого електроприводу, теорію та методи їх аналізу, проектування і ефективність використання.

Виконуя лабораторні роботи студенти експериментально одержують статичні та динамічні характеристики основних елементів автоматики, знайомляться з їх устроєм та принципом дії.

Дисципліна “ Елементи автоматизованого електропривода ” вивчається після курсів “Вища математика”, “ТАУ”, “Теоретичні основи електротехніки”, “Електричні машини” “Електронні і мікропроцесорні перетворювальні пристрої”, ”Теорія електропривода”.

З дисципліни “ Вища математика ” використовуються:

•  диференціальні рівняння, перетворювання Лапласа та Фур'є;

З ТАУ:

•  характеристики САУ;
•  частотні характеристики;
•  передаточна функція;
•  показники якості управління;
•  стійкість САУ;
•  синтез САУ.

З “ Теоретичні основи електротехніки ”:

•  математичні моделі електричних кіл;
•  основи електродинаміки;

З “ Електричні машини ”:

•  електричні машини постійного та змінного струму;

Мета вивчення дисципліни – пізнання конструктивних особливостей елементів СА для технологічних процесів при використанні у народному господарстві, а також засвоєння аналізу та синтезу СА.

Завдання дисципліни - розкрити фізичну сутність явищ, які відбуваються при використанні різноманітних елементів СА. Вивчити теорію і практику різних засобів побудови автоматичних систем управління з точки зору елементної бази. Вивчити основні типи елементів автоматики.

Після вивчення дисципліни студент повинен:

знати –призначення та принцип дії ЕСА, методи математичного опису і аналізу ЕСА, основні типи лінійних, нелінійних та дискретних ЕСА, їх характеристики і особливості;

уміти – експериментально одержувати статичні та динамічні характеристики елементів, розраховувати параметри елементів АСЕ, давати оцінку поведінки елементів в різноманітних режимах, проводити оцінку елементів;

мати уяву – про перспективи розвитку ЕАЕП.

 

ПРОГРАМА КУРСУ

Розділ 1. Основні поняття елементів АЕП

1.1. Вступ. Елементи та їх класифікація.

Лекція 1.1.1. Мета і задачі курсу. Основні поняття і означення. Загальні властивості і методи дослідження елементів автоматизованого електропривода. Класифікація ЕАЕ. Поняття про елемент автоматики. Функціональні та принципові схеми системи управління різного призначення. Узагальнена функціональна схема САУ.

1.2. Характеристики елементів, методи оцінки, надійність.

Лекція 1.2.2.Статичні характеристики ЕСА. Методи лінеаризації. Типові нелінійності. Метод гармонічної 2лініарізації. Надійність ЕСА. Загальні питання експлуатації.

Розділ 2. Вимірювально- перетворюючі елементи (ВПЕ) та датчики

2.1. Класифікація ВПЕ, статичні характеристики

Лекція 2.1.3. Вимірювально–перетворюючі елементи. Класифікація. Потенціометричні вимірювальні перетворювачі: статичні характеристики, похибка.

2.2. Динамічні характеристики

Лекція 2.2.4.Динамічні властивості ВПЕ. Функціональні потенціометричні датчики. Вплив навантаження на вигляд статичних і динамічних характеристик потенціометричних датчиків.

2.3. Індуктивні датчики

Лекція 2.3.5.Індуктивні датчики: однотактні і двотактні, диференційні. Трансформаторні датчики.

2.4. Тензодатчики, магнітопружні датчики зусилля, п'езометричні датчики

Лекція 2.4.6.Тензометричні датчики. Магнітопружні датчики зусилля. П'езометричні датчики. Ємнісні вимірювальні перетворювачі. Оптичні датчики.

2.5. Поворотні трансформатори

Лекція 2.5.7. Поворотні трансформатори. Сінусно-косінусні і лінійні поворотні трансформатори. Питання сіметріровання. Сінусно-косінусні індуктивні та ємникові редуктосини.

2.6. Сельсини

Лекція 2.6.8.Сельсини. Режими роботи сельсинів. Принципові схеми АЕ з сельсинними вимірювальними перетворювачами. Системи грубого і точного рахунку.

2.7. Тахогенератори

Лекція 2.7.9.Тахогенератори. Технічні показники тахогенераторів. Вибір типу тахогенераторів та способи з'єднання їх з електродвигунами в залежності від типу електроприводу. Помилки вимірювання. Конструктивні типи тахогенераторів.

3. Фільтри

3.1. Фільтрація вимірювальних сигналів

Лекція 3.1.10. Фільтрація вимірювальних сигналів . Основні відомості про спектри. Спектри деяких простих сигналів. Спектральна плотність періодичного сигналу. Вплив дискретизації на спектр сигналу. Теорія Котельнікова. Дискретне перетворювання Фур'є. Швидке перетворювання Фур'є. Загальні відомості про фільтри.

3.2. Призначення та типи фільтрів

Лекція 3.2.11. Призначення та типи фільтрів. Активні фільтри. Апроксимація характеристик фільтрів. Схемі активних фільтрів. Фільтри Бесселя, Чебишева, Кауєра.

3.3. Розрахунок фільтрів

Лекція 3.3.12. Розрахунок активних фільтрів . Загальний підхід до синтезу імпульсних КІХ-фільтрів, що подавляють періодичну поміху. Розрахунок дискретних КІХ-фільтрів. Розрахунок дискретних БІХ-фільтрів

4. Логічні елементі

4.1. ЦАП та АЦП.

Лекція 4.1.13.Логічні елементи електрообладнання і автоматики . Вузли цифрових обчислювальних машин. ЦАП, АЦП.

4.2. Корегуючи елементи.

Лекція 4.2.14.Коригуючи елементи (КЕ) систем. КЕ постійного та змінного струму. Нелінійні корегуючи елементі. Регулятори.

4.3. Мікропроцесор.

Лекція 4.3.21.Мікропроцесор – комплексний цифровий елемент вищого функціонального рівня.