Інтегровані системи управління

1. Що таке лінійність?

2. Лінійні і нелінійні диф. рівняння застосовуються для опису наступних моделей управління.

3. Лінійні і нелінійні різницеві рівняння застосовуються для опису наступних моделей управління.

СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДАМИ

 

4. Марківські ланцюги та процеси використовують для опису наступних моделей управління.

5. Нечітка логіка (fuzzy) використовують для опису наступних моделей управління.

6. Що таке чутливіть системи?

Чутливість системи автоматичного керування — залежність динамічних властивостей системи автоматичного керування (САК) від будь-яких відхилень її параметрів і характеристик від значень, взятих за початкові. Як прямі оцінки чутливості прийнято використовувати так звані функції чутливості, що грають велику роль у кількісній оцінці ступеня впливу варіацій параметрів системи на її динамічної властивості. Ці питання розглядаються самостійним напрямом технічної кібернетики — теорією чутливості, методи якої ґрунтуються на використанні функцій чутливості або градієнтів досліджуваних якостей системи. Теорія чутливості у тісній взаємодії з теорією автоматичного керування дозволяє в ряді випадків вказати шляхи здійснення безпошукового самоналагодження систем.

7. Що таке роздільна здатність?

спроможність приладу розрізняти дрібні деталі.

8. Що таке статичне підсилення?

9. Що таке імпеданс?

комплексний опір.Позначається здебільшого Z, вимірюється в Омах. Імпеданс визначається, як ,

10. Кінцевий перемикач відноситься до...

11. Де застосовуються резольвери?

Резольвер (resolver). Cінусно-косинусний обертовий трансформатор, або скорочено СКОТ. Датчик кутового положення з чотирма обмотками - двома на статорі і двома на роторі (збудження, квадратурна, синусна і косінустная). Величина повороту вала двигуна визначається за зсувом синусної і косіноснуй складових напруги. Термін резольвер міцно закріпився у постачальників імпортного обладнання та підрядчиків, що займаються установкою цих пристроїв.

резольвер (англ. resolver), призначена для перетворення кута повороту в електричну напругу, амплітуда якого пропорційна або є функцією (найчастіше, синус або косинус) кута або самому кутку.

12. Де застосовуються тахометри?

Тахометр — прилад, призначений для вимірювання числа обертів деталей механізмів, що обертаються, в одиницю часу або лінійної швидкості. Вимірювання може бути контактним або безконтактним залежно від типу датчика швидкості обертання (енкодер).

Тахометр являє собою генератор постійного струму з постійними магнітами, застосовуваний для виміру кутової швидкості.

13. Де застосовуються тензодавачі?

Тензометричний датчик (тензодатчик, від лат. Tensus - напружений) - датчик, що перетворює величину деформації в зручний для вимірювання сигнал (зазвичай електричний), основний компонент тензометра (приладу для вимірювання деформацій) [1]. Існує безліч способів вимірювання деформацій: тензорезистивного [2], оптико-поляризаційний [1], п'єзорезистивного, термокварцевий, волоконно-оптичний [3], або простим зчитуванням показань з лінійки механічного тензодатчика. Серед електронних тензодатчиків, найбільшого поширення набули тензорезистивні датчики.

 

Тензорезистивного датчик зазвичай являє собою спеціальну пружну конструкцію із закріпленим на ній тензорезистором та іншими допоміжними деталями. Після калібрування, щодо зміни опору тензорезистора можна обчислити ступінь деформації, яка буде пропорційна силі, прикладеної до конструкції.

 

Існують різні типи датчиків:

 

датчики сили (вимірює зусилля і навантаження)

датчики тиску (вимірювання тиску в різних середовищах)

акселерометри (датчик прискорення)

датчики переміщення

датчики крутного моменту

14. Диференційний трансформатор використовуються для...

Диференціальний трансформатор (differential transformer) - це датчик, використовуваний для виміру переміщень. Звичайно він складається з феромагнітного сердечника, що рухається усередині двох обмоток трансформатора. Одна обмотка харчується перемінним струмом, а з другий знімається вихідний сигнал. Обмотки з'єднані таким чином, щоб у нейтральному положенні сердечника вихідна напруга дорівнює нулю. Будь-яке переміщення сердечника пропорційно змінює вихідна напруга. Вимір тиску використовується для визначення інших величин. Наприклад, по тиску на дні заповненого рідиною судини можна визначити її рівень.

15. На якому принципі працюють індуктивні датчики наближення?

Індуктивні датчики наближення працюють на основі випромінювання високочастотного електромагнітного поля обмоткою, що входить у коливальний контур

16. На якому принципі працюють ємнісні датчики наближення?

Ємнісні датчики наближення містять загасаючий коливальний RC -контур. Ємність залежить від відстані між обмотками конденсатора, їхньої площі і властивостей діелектрика між ними. Датчик приєднаний до однієї з обмоток або до діелектрика. Коли об'єкт наближається до датчика, його емність змінюється, а отже, можна зафіксувати частоту коливань генератора, і використовувати її для керування вимикачем. Ємнісний датчик може знайти об'єкти, що не є провідними. Діапазон роботи для таких датчиків звичайно лежить між 5 і 40 мм. Ємнісні датчики можна використовувати також для виміру сили і тиску.

17. На якому принципі працюють магнітні датчики наближення?

Магнітні датчики наближення розпізнають наближення об'єкта зміні характеристик магнітного поля і не мають рухливих частин. Принцип роботи може базуватися на індуктивності, магнітному опорі (relucnance), магнето-резистивному ефекті або ефекті Холу. Магнето-резистивний ефект і ефект Хола обумовлений тим самим фізичним явищем - опір провідного матеріалу змінюється під впливом зовнішнього магнітного поля. Якщо провідник з електричним струмом піддається впливові магнітного поля, його опір збільшується (магнето-резистивний ефект). Крім того, на протилежних сторонах цього провідника виникає різниця потенціалів, яку можна вимірити (ефект Холу). Провідник повинний бути розташований так, щоб магнітне поле було перпендикулярно напрямкові струму; різниця потенціалів виникає уздовж осі, перпендикулярної і магнітному полю, і напрямкові струму. Геометрична форма провідника вибирається так, щоб максимальним був або магніто-резистивний ефект, або ефект Хола. Датчики Хола часто виконуються з напівпровідникових матеріалів.

18. Чим відрізняються резистивні датчики температури (термоопори) від термісторів?

Резистивні детектори температури (resistancetemperaturedetector - RTD) як зазвичай виготовляються із платинової нитки. Опір R є фактично лінійною функцією температури Т при опорному значенні Т0 =0 0С. Відношення опору R при температурі Т до опору R0 при опорній температурі Т0 можна виразити як:

де а - це температурний коефіцієнт опору і b - позитивна або негативна постійна (мал. 4.15). Для платини типовими значеннями параметрів є:
а = 0.004 [0C-1] і b = 0.59. 10 -6 [0C-2].

Рис.8.15. Температурна характеристика опору резистивного детектора температури і термістора

Існують RTD для набору стандартних опорів. Найбільше часто використовуваний тип має опір 100 Ом при опорній температурі 0 0C або 273 K; у нього є власне ім'я - Рt-100.Датчики типу RTD мають досить низьку чутливість, і будь-який струм і, використовуваний для визначення зміни опору, буде нагрівати датчик, змінюючи його показання на величину, пропорційну і2. Вихідний опір найчастіше виміряється мостовими схемами.

Термістор (thermistor), тобто температурно-залежний резистор, виготовляється з напівпровідникового матеріалу, що має негативний температурний коефіцієнт і високу чутливість. Його опір нелінійно залежить від температури:

де Т - температура в градусах Кельвіна, R0 - опір при опорній температурі T0 (звичайно 298 K, тобто 25 °С), а - постійна (звичайно 3000-5000 K). Нахил кривої R-T (мал. 4.15) відповідає температурному коефіцієнтові а, що, у свою чергу, є функцією температури:

Значення коефіцієнта а звичайно лежить у діапазоні від -0.03 до -0.06 К-1 при 25 °С (298 К).
Через кінцевий опір термістора при протіканні по ньому струму виділяється тепло. Енергія, виділювана в термісторі при 25 0С, має звичайно порядок 0.002 мвт. При постійній розсіювання близько 1 мвт/0С температура датчика буде підвищуватися на 10С (на повітрі) на кожен міліват потужності, що розсіюється.

Термістор не є точним датчиком температури. Однак, завдяки своїй чутливості, він використовується для вимірів малих відхилень температури. Це пристрій досить надійний як механічно, так і электрически. Нелінійна вихідна напруга термістора повинна бути перетворена в лінійну залежність від температури. Це можна зробити за допомогою аналогового пристрою або програмним способом. Програмними засобами можна безпосередньо задати градуйовану таблицю або функцію, зворотну характеристиці термістора. Лінійність характеристики можна одержати, приєднавши до термістора нескладні електронні пристрої. Термістори застосовуються для виміру температур аж до 500-600 0С.

19. Для чого використовують трубку Вентурі?

Трубки Вентури звичайно використовуються для вимірів великих витрат у відкритих каналах; однак їхня вартість, як правило, вище, ніж вартість звичайних диференціальних витратомірів.

Витрати можна виміряти турбіною з лічильником частоти обертання, оскільки він пропорційний швидкості обертання. Звичайно цей принцип застосовується у витратомірах, що видають імпульс при проходженні через турбіну визначеної кількості рідини. Такий вимірник можна використовувати тільки для чистих рідин, тому що будь-які тверді частки будуть заважати обертанню турбіни.

В основі принципу роботи труби Вентурі лежить ефект Вентурі — явище зменшення тиску у потоці рідини або газу, коли цей потік проходить через звужену частину труби.

Труба Вентурі застосовується без індивідуального градуювання і встановлюється на трубопроводах діаметром від 50 до 1200 мм призначеннях числа Рейнольдса понад 2·10⁴.

20. Який з методів не можна використати для вимірювання витрат рідин?

Можна використовувати

· різниця тисків;

· швидкість обертання турбіни;

· поширення ультразвуку в рідині;

· магнітну індукцію;

· інтенсивність утворення вихрів

21. Який спосіб можна використати для підвищення завадостійкості при передачі аналогових сигналів?

22. Як безпечно відключати індуктивні навантаження (реле, електромагніти і.т.д)?

23. Який електронний компонент свідчить про те, що досліджувана система керування - цифрова.

24. ПІД-регулятор, це...

Пропорційно-інтегрально-диференціальний (ПІД) регулятор - пристрій в керуючому контурі зі зворотним зв'язком. Використовується в системах автоматичного управління для формування керуючого сигналу з метою отримання необхідних точності і якості перехідного процесу. ПІД-регулятор формує керуючий сигнал, який є сумою трьох доданків, перше з яких пропорційно різниці вхідного сигналу і сигналу зворотного зв'язку (сигнал неузгодженості), друге - інтеграл сигналу неузгодженості, третє - похідна сигналу неузгодженості.

25. Регулятор Сміта використовують коли..

Для керування об'єктами з великою транспортною затримкою, зазвичай при, використовують спеціальні структури ПІД-регуляторів, що містять блоки для передбачення поведінки об'єкта через час - предиктори (від англійського "prediction"). На рис. 5.61 показана структура такого регулятора, запропонована Смітом в 1957 році [Smith] і іноді звана предиктором Сміта. Предиктор Сміта включений до деяких промислові ПІД-регулятори.

Мета предіктора Сміта - передбачити, який сигнал з'явиться на виході об'єкта до того, як він там з'явиться насправді. Для передбачення можна використовувати модель об'єкта управління, що складається з дрібно-раціональної частини і транспортної затримки (рис. 5.61). Завдяки тому, що з моделі можна виключити затримку, з'являється принципова можливість передбачення поведінки об'єкта до появи сигналу на його виході.

Реалізується ця можливість системою зі структурою, показаної на (рис. 5.61). Тут - звичайний ПІД-регулятор, - передавальна характеристика об'єкта управління

26. Регулятори з адаптивним керуванням застосовують коли...

27. Транскондуктивний регулятор застосовують коли...

28. Які труднощі існують при функціонуванні регуляторів?

29. Які переваги асинхронної передачі даних у порівнянні з синхронними?