18.1. АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

Кроме конструктивных структурных схем в проектах автоматизации должны приводиться алгоритмические структурные схемы АСР. Алгоритмические структурные схемы должны разрабатываться на основе математических моделей объекта регулирования, которые следует требовать от заказчика в составе задания на проектирование в виде дифференциальных уравнений, описывающих динамические и статические свойства объекта автоматизации по различным каналам возмущающих и регулирующих воздействий.

Если математическое описание динамических и статических свойств объекта автоматизации неизвестно, то заказчиком в составе задания на проектирования должны передаваться проектировщику временные или частотные характеристики, определяющие динамические и статические свойства объекта.

Математическое описание объекта регулирования должно производиться проектировщиками технологических научно-исследо- вательских институтов при разработке ими технологии производства.

Временные или частотные характерис

тики снимаются на аналогичных действующих технологических установках или агрегатах.

По дифференциальным уравнениям или графическим характеристикам проектировщиком разрабатывается алгоритмическая структурная схема объекта автоматизации. Объект автоматизации представляется в виде нескольких звеньев с различными передаточными функциями, соединенными между собой. В алгоритмической структурной схеме отдельные звенья могут не иметь физической целостности, но соединение их (схема в целом) по статическим и динамическим свойствам, по алгоритму функционирования должно быть эквивалентно объекту автоматизации. На рис. 18.1 дан пример алгоритмической структурной схемы автоматической системы управления. В общем случае объект автоматизации требует поддержания на заданном уровне или изменения по определенному закону нескольких параметров (на рис. 18.1 параметры Ху и Для этого на объект должны поступать управляющие воздействия (например, и у^. В процессе работы на различные участки объекта автоматизации могут поступать внещние возмущающие воздействия (например, /і и /2).

 

При составлении исходной алгоритмической структурной схемы объекта автоматизации во избежание ошибок не следует стремиться к полному отказу от представления объекта в виде совокупности его конструктивных элементов.

В связи с этим исходная алгоритмическая структурная схема может состоять из звеньев трех типов (рис. 18.1);

1)   звенья с одним входным и одним выходным сигналом [звенья 1 к 2 с передаточными функциями Wi (р) и W2(p)];

2)   звенья с двумя или несколькими входными сигналами и одним выходным сигналом (звено 3), причем один из сигна

лов может поступать в промежуточную точку звена, в результате чего передаточные функции звена в общем случае будут различны по отношению к входным сигналам [передаточные функции и W^ip) зве

на 3];

3)   звенья с двумя или несколькими входными сигналами и двумя или несколькими выходными сигиалами (звено 4). При этом некоторые входные сигналы могут оказывать влияние на значения нескольких выходных сигналов звена.

Таким образом, звенья с несколькими входными и выходными сигналами имеют несколько каналов прохождения сигналов с’ различными передаточными функциями.

Так, звено 4 на рис. I8.I имеет следующие каналы прохождения сигналов;

вход >'з — выход Хі с передаточной функщіей

■вход — выход jCj с передаточной функцией Wg{p);

вход >'4 — выход Х2 С псредаточной функцией W-,{p);

вход /2 — выход л'2 с передаточной функцией Wg(p).

В дальнейшем звенья с несколькими каналами прохождения сигналов заменяются несколькими более простыми звеньями с соответствующими передаточными функциями по каждому каналу. Тогда алгоритмическая структурная схема объекта автоматизации, представленная, например, на рис.

18.1,     примет вид, изображенный на рис.

18.2.

Алгоритмическую структурную схему объекта автоматизации целесообразно представлять простейшими элементарными (типовыми) звеньями, динамические свойства и аналитические выражения для передаточных функций которых известны (см. § 18.2).

По алгоритмической структурной схеме, приведенной на рис. 18.2, определяются каналы управления объектом автоматизации.

Так, если управляющее воздействие >■[

имеет большее влияние на параметр Xj, чем на л'2, а j>2 имеет большее влияние на л'2, то объект автоматизации с алгоритмической структурной схемой, изображенной на рнс. 18.2, может быть представлен двумя каналами управ.ііения, изображенными на рис. 18.3.

Возмущающие воздействия /3 и /5 канала управления, представленного на рис. 18.3,0, определяются выражениями

где и — изображения по Лапласу возмущающего воздействия (рис. 18.2) и управляющего воздействия соответственно; і'' —символ операции обратного преобразования Лапласа.

Возмущающие воздействия п /g канала управления, представленного на рис. 18.3,6, определяются выражениями

где F.J и У; — изображения по Лапласу возмущающею воздействия (рис. 18.2) и управляющего воздействия Уі соответственно.