Wykład 1
Kraków 2009
Podstawy automatyki Plan wykładu
- Sygnał, rodzaje sygnałów, sygnały zakłócające,
- Element automatyki,
- Sterowanie,
- Obiekt sterowania,
- Układ sterowania,
- Regulator.
Informacja przekazywana jest za pośrednictwem sygnałów, które przenoszą energię.
Sygnał jest to funkcja czasowa dowolnej wielkości o charakterze energetycznym, w którym można wyróżnić dwa elementy: nośnik i parametr informacyjny.
Podział II:
- deterministyczne,
- losowe.
Podział III:
- ciągłe,
- dyskretne.
Podział I (w zależności od rodzaju nośnika):
- elektryczne,
- mechaniczne,
- akustyczne,
- magnetyczne,
- elektromagnetyczne ( w tym świetlne),
- cieplne.
Podstawy automatyki Sygnały deterministyczne
Sygnałem deterministycznym jest sygnał, którego wartość w każdej chwili jest jednoznacznie określona za pomocą ścisłych zależności matematycznych (na podstawie fundamentalnych praw lub wielu obserwacji).
Dzielimy je na:
- okresowe ( f(t)=f(t+T) ),
- nieokresowe.
Podstawy automatyki Sygnały deterministyczne okresowe
Wśród sygnałów okresowych bardzo ważną rolę odgrywają sygnały harmoniczne, które możemy opisać zależnością: x(t)=A·cos(ω·t+φ0)
gdzie:
A-amplituda sygnału,
ω=2π·f – pulsacja (f=1/T)
f –częstotliwość,
T –okres
w
tym
sygnały
okresowe
odkształcone
(inaczej
poliharmonicze), które korzystając z szeregu Fouriera można przedstawić jako sumę sygnałów harmonicznych.
Podstawy automatyki Sygnały losowe
Sygnały losowe są to takie, które opisujemy za pomocą procesu stochastycznego – każda funkcja traktowana jest jako jedna z wielu możliwych realizacji procesu stochastycznego.
Podział:
- sygnały stacjonarne, których charakterystyki statystyczne (wartość średnia, wartość średnia kwadratowa, funkcja korelacji) nie są funkcjami czasu ( nie zależą od wyboru chwili początkowej),
- sygnały niestacjonarne.
Podstawy automatyki Sygnały losowe stacjonarne
Podział:
-ergodyczne,
- nieergodyczne.
Ergodycznym jest proces, którego dowolna statystyczna charakterystyka, otrzymana ze zbioru realizacji w dowolnej chwili jest równa podobnej charakterystyce otrzymanej z jednej realizacji procesu obliczonej jako średnia w dostatecznie długim czasie.
Wszystkie rzeczywiste sygnały są sygnałami losowymi, a jedynie uproszczona analiza pozwala zakładać ich deterministyczny charakter.
Podstawy automatyki Element automatyki
Element automatyki – jest to urządzenie występujące w układzie automatycznej regulacji, w którym można wyróżnić wyjście i wejście.
WE
WY
Podstawy automatyki Sterowanie
Sterowanie (regulacja) polega na takim oddziaływaniu na obiekt sterowania, za pomocą sygnałów wejściowych, aby jego sygnały wyjściowe osiągnęły pożądaną wartość (pożądane wartości).
Podział:
- ręczne (przy pomocy człowieka),
- automatyczne (przy pomocy tzw. regulatora).
Podstawy automatyki Obiekt sterowania
Obiekt sterowania – każdy proces (np. napędzanie) lub zjawisko (np. przepływ cieczy), podlegające regulacji.
WE
WY
O
WE1
WY1
O
WY2
WE2
WY3
Podstawy automatyki Układ sterowania
Układ sterowania - jest to sposób przedstawiania układów dynamicznych w postaci blokowej. Jest to taki układ, który składa się z obiektu sterowania i oddziałującego na niego urządzenia (regulatora).
Regulator - jeden z elementów składających się na obwód regulacji. Zadanie regulatora polega na wygenerowaniu odpowiedniego sygnału sterującego, aby obiekt regulowany w jak najkrótszym czasie osiągał wartość zadaną.
Regulator służy do doprowadzenia obiektu do żądanego stanu lub poprawy niekorzystnych cech obiektu regulowanego.
Regulator może np. poprawić dynamikę obiektu regulowanego (silnik będzie szybciej osiągał żądaną prędkość). Błędne użycie może prowadzić do niestabilności obwodu regulacji.
WE
WY
R
WE1
WE2
R
WY1
WE3
WY2
Podstawy automatyki Dziękuję za uwagę