Входные и выходные параметры объектов автоматизации
Объект автоматизации – это любой технологический объект, подвергающийся автоматизации.
Уровень автоматизации определяется объемом и сложностью объекта. При автоматизации производственных процессов к объектам относятся отдельный механизм, аппарат, технологическая линия, технологический участок, отдельный цех или предприятие в целом. При автоматизации любого объекта входные и выходные параметры определяют его технические данные.
К входным параметрам относятся физические величины, которые характеризуют сырье, поступающее в объект, энергоноситель (давление, температура, напряжение, концентрация, расход и т. п.) и воздействие внешней среды - влажность, воздействие и температура. Возмущением называется изменение входных параметров объекта автоматизации. Иногда возникают ситуации, при которых объект изменяет свои первоначальные свойства (увеличение сопротивлению трению в соприкасающихся поверхностях вращающихся деталей, отложение продукта или выпадение осадка из энергоносителя на поверхность и т. п.). В данном случае возникают внутренние возмущения в отличии от рассмотренных ранее.
Выходные параметры характеризуют качество полуфабрикатов или готовых продуктов, получаемые во время работы объекта автоматизации. К такому явлению могут относиться любые физические, химические или органолептические показатели готового продукта или полуфабриката. Изменение выходных параметров называется отклонением. Для сравнения качества работы объекта автоматизации и степени воздействия на него возмущений введены относительные величины возмущений и отклонений, рассчитываемые следующим образом:
$uв = +-(Δ B/Bном)$
$фв =+-(Δ Н/Нном) $
Где uв - относительная величина возмущающего воздействия; Δ B - внутреннее или внешнее возмущение в объекте; Вном - номинальное значение параметра; фв - относительное изменение качественного параметра; ΔН - изменение качественного параметра; Нном - номинальное значение качественного параметра.
Свойства объектов автоматизации
Свойства объектов автоматизации делятся на:
Статическая характеристика объекта – это зависимость выходного параметра от входного в установившемся режиме, которая выражается в аналитической или графической форме.
По виду статической характеристики объекты автоматизации делятся на линейные и нелинейные. Аналитическая форма статической характеристики линейного объекта выражается линейным алгебраическим выражением следующего вида: Н = а + кВ, где а и к постоянные величины, которые определяют в графической форме сдвиг характеристики относительно начала координат, а также наклон к оси абсцисс. У нелинейных объектов статическая характеристика описывается нелинейным алгебраическим уравнением следующего вида: Н=f(В), где f - нелинейная функция.
Динамическая характеристика – это зависимость выходной величины объекта от его входной величины в переходном режиме.
Вид динамической характеристики определяется динамическими свойствами объекта, к которым относятся запаздывание, самовыравнивание и емкость. Самовыравнивание заключается в способности объекта самостоятельно переходить в новое установившееся состояние после внесения в него возмущающего воздействия. Данная способность оценивается коэффициентом самовыравнивания, равного отношению относительной величины возмущения к относительной величине отклонения. Емкость объекта заключается в его способности аккумулировать энергию или продукт. По количеству емкостей объекты делятся на одноемкостные и многоемкостные. В одноемкостном объекте отсутствует сопротивление передачи вещества или энергии. В многоемкостных объектах возникает сопротивление переходу вещества или энергии, накапливающиеся последовательно или параллельно в нескольких емкостях. Запаздывание является промежутком времени от начала изменения количественного параметра до начала изменения качественного параметра. Запаздывание делится на емкостное и транспортное. Транспортное определяется расстоянием, которое необходимо пройти продукту или носителю энергии с возмущающим воздействием, до точки воздействия на выходной параметр, и скоростью движения. Емкостное запаздывание характеризуется продолжительностью передачи вещества или энергии в самом объекте.
