1 Pojęcie sygnału

Sygnałem nazywamy dowolną wielkość fizyczną występującą w procesie sterowania będącą funkcją czasu i wykorzystywaną do przekazywania informacji.

2 Podział sygnałów:

- analogowe (przebieg ciągły)

- dyskretne (wartości które można określić w konkretnych chwilach)

- próbkowane (dyskretyzacja przebiegu sygnału w czasie (pozioma))

- kwantowe (dyskretyzacja przebiegu sygnału w obszarze zmienności (pionowa))

- cyfrowe (dwa powyższe jednocześnie)

3 Elementy automatyki:

Element automatyki to dowolny podzespół, zespół przyrząd lub urządzenie występujące w układach automatyki w którym można wyróżnić sygnał wejściowy i wyjściowy.

4. Cechy charakterystyczne elementów automatyki:

- charakterystyka statyczna

- charakterystyka dynamiczna

- charakterystyka częstotliwościowa

5. Układ automatyki:

To zespół elementów biorących bezpośredni udział w sterowaniu automatycznym danego procesu (lub danej zmiennej procesu) oraz elementów pomocniczych, uporządkowany na zasadzie ich wzajemnej współpracy, tzn. zgodnie z kierunkiem przekazywania sygnałów.

Rodzaje układów automatyki:

- sterowane w układzie otwartym

- sterowane w układzie zamkniętym

Układ otwarty (działanie polega na wpływaniu na wielkość sterowaną y według programu określonego przez sygnał wymuszenia w):

Układ zamknięty (tor główny z obiektem regulacji, tor sprzężenia zwrotnego-elementy mierzące wielkość sterowaną, porównujące itd.)

6. Klasyfikacja układów automatyki:

a) ze względu na zadanie układu

- stabilizujące

- programowe

- nadążne

- ekstremalne

- adaptacyjne

- sterowania optymalnego

- sterowania sekwencyjnego

b) ze względu na liniowość:

- liniowe

- nieliniowe

c) ze względu na sposób działania

- o działaniu ciągłym

- o działaniu nieciągłym (dyskretnym)

d) ze względu na przedstawienie wyników pomiaru sygnału

- analogowe

- cyfrowe

7. Równanie ruchu elementów automatyki:

Określa zależność między wyjściem, a wejściem:

Równanie różniczkowe liniowe o stałych współczynnikach:

x - we y - wy

8. Transmitancja operatorowa:

Stanowi kompletny opis własności elementu lub rozkładu liniowego.

Jest to stosunek transformaty wielkości wyjściowej y(s) do transformaty wielkości wejściowej x(s) przy zerowych warunkach początkowych

Po transformacie równania ruchu:

9. Własności statyczne:

- w odniesieniu do elementów mechanicznych

- tarcie lepkie

- sztywność elementu

- dla elementów płynowych

- natężenie przepływu płynu jest proporcjonalne do różnicy ciśnień (q=u Δp)

- moduł sprężystości płynu (odwrotnie)

- w odniesieniu do elementów elektrycznych

- rezystancja, indukcyjność i pojemność są stałe

Charakterystyka nieliniowa gładka:

Rozwinięcie w szereg Taylora przybliża charakterystykę nieliniową do liniowej. Łatwiej jest także przeprowadzić styczną do krzywej w miejscu pracy.

k₀ = f(x₀) - k₁x₀

10. Właściwości dynamiczne (rónanie różniczkowe; G(s); y(t) na wyrażenie skokowe)

Odpowiedź elementu na sygnał wejściowy - zależność sygnałów:

11. Elementy liniowe ze względu na właściwości dynamiczne:

- człon proporcjonalny - inaczej bezinercyjne (równanie charakterystyki statycznej: y = kx k - wsp. proporcji ;
zatem transmitancja:
)

- inercyjne (

)

- człon całkujący (
;
;
)

- człon różniczkujący (
; G(s) = ks )

- człon oscylacyjny (
;
)

- człon opóźniający ( y(t) = x(t-τ) G(s) = e^-τs )

12. Charakterystyki częstotliwościowe

RYS

Określają zachowanie elementu lub układu przy wszystkich częstotliwościach wymuszenia, podając stosunek amplitud odpowiedzi do wymuszenia oraz przesunięcie fazowe między odpowiedzią, a wymuszeniem jako funkcje częstotliwości.

13. Podstawę teoretyczną charakterystyk częstotliwości stanowi,

transmitancja widmowa:

Dla funkcji kanonicznych:

gdzie: moduł charakterystyki częstotliwości:

^Re ^Im

14. Rodzaje częstotliwości:

- amplitudowa

- fazowa

- logarytmiczna o charakterze amplitudowy

- logarytmiczna o charakterze fazowym
we współrzędnych logarytmicznych jest

15. Właściwości podstawowych członów automatyki.

Patrz pkt. 11

16. Przykłady podstawowych członów automatyki.

Patrz pkt. 11

17. Opis matematyczny liniowych i nieliniowych układów automatyki.

UKŁADY LINIOWE:

- równanie (np.ruchu) elementów automatyki

- transmitancja operatorowa

- właściwości statyczne - charakterystyka statyczna

- właściwości dynamiczne - charakterystyka dynamiczna

- wyznaczanie odpowiedzi na typowe wymuszenia

- charakterystyki częstotliwościowe

UKŁADY NIELINIOWE:

- opisywane równaniami nieliniowymi różniczkowymi, różnicowymi lub algebraicznymi

- fragmenty charakterystyk można:

- linearyzować

- zastosować aproksymację odcinkowo-liniową

- zastosować metodę płaszczyzny fazowej (dla układu I i II rzędu)

- zastosować metodę funkcji opisującej

18. Obiekt regulacji.

Proces, element lub wielkość fizyczna podlegająca regulacji, za którą oddziałują wielkości zakłócające oraz wielkości nastawiające.

RYS

19. Rodzaje obiektów regulacji.

a) statyczne (inercyjne, bez działania całkującego)

b) astatyczne (całkujące)

Ad a)

Wykres +opis

Ad b)

Wykres+opis

20. Regulatory rodzaje:

- proporcjonalne P

- całkujące I

- proporcjonalno-całkujące PI

- proporcjonalno-różniczkujące PD

- proporcjonalno-całkująco-różniczkujące PID

21. Regulatory.

To urządzenia, w których sygnały powstają jako wynik realizacji co najmniej dwóch funkcji przetwarzania (oddziaływanie na odchyłkę regulacji (e), a druga - współczynnik wzmocnienia)

RYS

22. Charakterystyka regulatorów.

- stabilność (układ po wymuszeniu wraca do stanu równowagi)

- błąd statyczny e_ust (max. Różnica między wartością zamienianą, a zadaną lub też założoną sygnału wejściowego lub wyjściowego w stanie ustalonym)

---