Irányítás fogalma
Részműveletek
érzékelés
ítéletalkotás,
renelkezés
beavatkozás
Az irányításban alkalmazott segédenergiák jellemzői
villamos
pneumatikus
hidraulikus
mechanikus
vegyes
A nem villamos mennyiségek villamos jelekké történő
átalakításának módjai
Az irányítási rendszer felépítése
hatáslánc
jelhordozó
jel fogalma
Analóg és a digitális jel jellemzői
Az irányítási rendszer fő részei
irányító berendezés,
irányított berendezés
Az irányítási rendszer szerkezeti részei
elem
szerv
jelvivő
vezeték
Vezérlés
Vezérlés fogalma
Hatáslánc
Vezérlések fajtái
A vezérlési vonal részei
jelei
jellemzői
A vezérlési hatáslánc szervei
érzékelő
vezérlő
jelformáló
erősítő
végrehajtó
beavatkozó szerv
A vezérlések felosztása
A felhasznált segédenergiák vezérlőjel alapján.
A vezérlések ábrázolási módjait.
Az áram-útrajz rajzjelei, tervjelei
Relés kapcsolások áram-útrajza, mint öntartás, távvezérlés.
Szabályozás:
A szabályozás fogalma
Hatásvázlatát
Szabályozások fajtái
A szabályozási kör részei
jelei
jellemzői
A szabályozási kör szervei
érzékelő
alapjel képző
különbségképző
jelformáló
erősítő
végrehajtó szerv
beavatkozó szerv
A szabályozások felosztása
Az alapjel időbeli lefolyása
A hatáslánc jeleinek folytonossága
A szabályozás folyamatossága , a rendszer szerkezete szerint.
A szabályozások ábrázolási módjai
A tagok csoportosítása jelátvitel szerint
arányos
integráló
differenciáló
Irányítástechnikai alapfogalmak
• Automatika, irányítástechnika fogalma, különbségek.
• Jel definiálása, determinisztikus, sztochasztikus jelek közötti különbség. Periodikus és
tranziens jel fogalma egy-egy példa rá.
• Analóg, időben diszkrét, amplitúdóban diszkrét, digitális jel fogalma.
• Az irányítás definíciója. Az irányítási rendszer részei, irányító és irányítandó rendszer
definíciója.
• Milyen szempontok szerint lehet csoportosítani a különböző irányításokat?
• Definiálja a mérés-adatgyűjtés, vezérlés és szabályozás fogalmakat. Készítsen egyszerű
rajzot a különbségek illusztrálására!
• Sorolja fel és definiálja az irányítás részműveleteit! Hozzon egy konkrét példát!
• Sorolja fel, milyen ábrázolási módokat ismer egy irányítási rendszer megadására, mik
ezeknek az ismérveik!
• Irányítástechnikai tag fogalma és tulajdonságai.
• Tagok esetén elágazás, összegzés-különbség képzés, soros, párhuzamos kapcsolat,
visszacsatolás tömbvázlatos formában. Az eredő átvitel megadása
Irályítástechnika
Mi is az irányítás?
-olyan művelet, amely egy folyamatot elindít, fenntart, megváltoztat, megállít -a beavatkozás adott cél elérésében történik -az irányítási rendszert a következő eszközökkel írhatjuk le:-jelek -jellemzők -szerkezeti- vagy működési vázlat -hatásvázlat-hatáslánc
Irályítástechnika
Az irányításnak 2 fajtája van: -vezérlés-szabályozás
Vezérlés -Amikor egy ember, egy berendezés, vagy szerkezet beavatkozásának hatására egy gép működésében vagy egy folyamat menetében, végeredményében változás megy végbe, VEZÉRLÉSNEK NEVEZZÜK. -A vezérelt és a vezérlő két külön egységet képez (akár gép, ember, vagy folyamat) -A vezérlésnél a vezérlőre nem hat vissza a vezérelt rendszer. NINNCS VISSZACSATOLÁS -A vezérlést NYÍLT hatásláncnak is nevezik
Vezérlés Példák vezérlésre: - világítás: Ha felkapcsoljuk a világítást látjuk, hogy az izzó világít vagy sem, egyéb módon nem kapunk visszajelzést. (tekintsünk el a speciális villanykapcsolók esetétől) -
Szabályozás -Ha egy gép a saját működési paramétereinek megváltoztatására képes úgy, hogy azon paraméterek az általunk megszabott értékek között maradjanak, akkor azt SZABÁLYOZÁSNAK nevezzük. -A szabályozó gép ugyanaz mint a szabályozott -A szabályozást ZÁRT hatásláncnak is nevezik
Szabályozás Példák szabályozásra: -hűtőszekrény -gépkocsi hűtése -klímaberendezés -központi fűtés termosztát -szürkületkapcsoló A hűtőszekrény motorja addig marad bekapcsolt állapotban, míg a hűtő belsejében levő hőmérséklet le nem csökken egy adott pontra. Ekkor a motorja kikapcsol, és lassan melegedni kezd a szekrény belseje,és ha elér egy felső hőmérséklet határt, ismét bekapcsol...
Vezérlés vagy szabályozás?
Mi a különbség a vezérlés és a szabályozás között? -VEZÉRLÉSNÉL a vezérelt nem hat vissza vezérlő rendszerre vezérlő rendszerre -a vezérlő és a vezérelt kettő különböző rendszer rendszer -SZABÁLYOZÁSNÁL a szabályozott visszahat a szabályzóra szabályzóra -a szabályozó és a szabályozott ugyanaz a rendszer is lehet.
Az irányítási folyamat műveletei
Érzékelés: értesülés (információ) szerzése az irányító folyamatról
Ítéletalkotás: döntés az értesülés feldolgozása alapján a rendelkezés szükségességéről
Rendelkezés: utasítás a beavatkozásra
Jelformálás: jelmódosítás, jelerősítés
Beavatkozás: az irányított folyamat befolyásolása a rendelkezés alapján
Irányítási lánc
Hatáslánc
Érzékelés
Ítéletalkotás
Rendelkezés
Jelformálás
Beavatkozás
A jel, a jellemző
Jel: valamely fizikai vagy kémiai állapothatározó olyan értéke, vagy értékváltozása, amely egy egyértelműen hozzárendelt információ szerzésére, továbbítására vagy tárolására alkalmas. Legfontosabb jellemvonása az információtartalom, ami mellett az energiatartalom csak másodlagos jelentőségű. Jelhordozó minden fizikai, vagy kémiai mennyiség lehet.
Jellemző: azok az állapothatározók, amelyek az irányítandó folyamat állapotát jellemzik, vagy befolyásolják. A jellemző olyan jel, amely az irányítandó folyamat állapothatározóinak értékéhez vagy értékváltozásához rendel információt.
A jel értékkészlete szerint:
- folytonos
- szakaszos
Az időbeli lefolyás szerint:
- folyamatos
- szaggatott
A jel, a jellemző Megjelenési formája szerint:
- analóg
- digitális
Az érték meghatározottsága szerint:
- determinisztikus
- sztochasztikus
Tipikus esetek:
- folytonos, folyamatos, analóg jel
- szakaszos, folyamatos, analóg jel
- folytonos, szaggatott, analóg jel
- szakaszos, szaggatott, analóg jel
- szakaszos, folyamatos, digitális jel
- szakaszos, szaggatott, digitális jel
Az irányítási rendszer
Irányítási rendszer: - irányított rendszer irányító rendszer
Az irányítási rendszer dinamikus rendszer
Irányítási rendszer
Irányító rendszer
Irányított rendszer
Az irányítási rendszer jellegzetességei:
- Hatáslánc: szerkezeti egységek sorozata; az irányítási hatást követik
- Az irányítási rendszer leírható:
- Szerkezeti vázlat: vázlatos, vagy jelképes szerkezeti ábrázolás
- Működési vázlat: a hatáslánc szerkezeti részeinek ábrázolása
- Hatásvázlat: a hatáslánc elvi elvonatkozatott ábrázolási módja, Megadható pl Blokkvázlattal / blokksémával
Az irányítási rendszer jellegzetességei:
- Hatáslánc: szerkezeti egységek sorozata; az irányítási hatást követik
- Az irányítási rendszer leírható:
- Szerkezeti vázlat: vázlatos, vagy jelképes szerkezeti ábrázolás
- Működési vázlat: a hatáslánc szerkezeti részeinek ábrázolása
- Hatásvázlat: a hatáslánc elvi elvonatkozatott ábrázolási módja. Megadható pl Blokkvázlattal / blokksémával
- A hatásvázlat részei: - tag irányított szakasz hatásirány
- bemenő jel
- kimenő jel
A blokkvázlat jelzi: - a hatáslánc jeleit (vonalak)
- a hatáslánc tagjait (téglalap, ötszög)
- a hatásirányt (a vonalakra rajzolt nyilakkal)
- az összegzési helyeket ( , + vagy - jelzéssel)
Vezérlés és szabályozás összehasonlítása
Irányítás
Vezérlés
Szabályozás
Hatáslánc
Nyitott
Zárt
Zavaró jel
Hatása előre ismert
Hatása nem ismert, de kiküszöbölhető
Jelátviteli tulajdonságok
Pontosan ismerni kell
Kisebb a jelentősége
Stabilitás
Stabil
Helyenként instabil lehet
Szabályozások osztályozása
Alapjel szerint
- Értéktartó szabályozás
- Követő szabályozás
A jelátvivő tagok matematikai modellje szerint
- Lineáris szabályozás
- Nemlineáris szabályozás
A jelek értékeinek meghatározottsága szerint
- determinisztikus szabályozás
- sztochasztikus szabályozás
Szabályozási rendszerek tervezésének lépései
A szabályozott szakasz definíciója
A folyamat analízise
A beavatkozó szervek megválasztása
A szabályozási hardver megvalósítása
Adatgyűjtés a folyamaton
A folyamat identifikációja
A szabályozási algoritmus kifejlesztése
A szabályozási algoritmus szoftver implementálás
A szabályozási rendszer végső tesztelése (validálás)
A gépesítés megsokszorozta az ember teljesítményét, az élőmunkát a gépi munka váltotta fel. • A műszerezés: kiterjesztette az ember - • megfigyelő • ellenőrző • érzékelő tevékenységét • Lehetővé vált az emberi irányító tevékenység gépi úton való elvégzése: az AUTOMATIZÁLÁS
Az irányítás olyan művelet, mely beavatkozik valamely műszaki folyamatba annak • létrehozása (elindítása) • fenntartása • tervszerű lefolyása • megváltoztatása • vagy megszüntetése céljából. • Az irányító szervek nem végeznek közvetlen munkát, csak a termelő berendezéseket irányítják.
Az irányítás részműveletei: • Mérés – érzékelés • Pl. folyadékszint, fordulatszám, hőmérséklet, helyzet, súly, feszültség, áram, stb. • Ítéletalkotás • Pl. teljesülnek-e a feltételek; egyezik-e az előírt mértékkel; megfelel-e a helyzet; elegendő-e az energia; …stb. • Beavatkozás • Pl. mágnes kapcsoló behúz; Szelep nyit, vagy zár; munkahenger dugattyú mozog; elektronika reagál….stb.
Beavatkozó szerv Szabályozás- zárt hatáslánc A szabályozott jellemző kívánt értékével arányos jel Anyag, energia Beavatkozó szerv Szabályozó berendezés Szabályozott berendezés A szabályozott jellemző tényleges értékével arányos jel Érzékelő szerv Szabályozott jellemző • Vezérlés- nyitott hatáslánc Anyag, energia Érzékelő szerv Vezérlő berendezés Vezérelt berendezés
Irányítás • Irányítás műveletére jellemző, hogy nagy energiájú folyamatokat általában kis energiájú hatásokkal befolyásol. • Megkülönböztetünk kézi és önműködő irányítást. Kézi irányítás Az irányítási művelet egészét vagy egy részét kezelőszemélyzet végzi, akár kézzel, akár lábbal. Ennek során az irányítást végző személy érzékszerveivel szerzett értesülések alapján ítéletet alkot, ettől függően adja ki a rendelkezést, és beavatkozik a folyamatba. Önműködő irányítás A teljes irányítási folyamat kezelőszemélyzet közreműködése nélkül valósul meg.Az automatáknak olyan tulajdonságokkal kell rendelkezniük, hogy képesek legyenek ugyanazokat az irányítási feladatokat ellátni, mint a kezelő személy. Alkalmasnak kell lenniük fizikai mennyiségek érzékelésére, az ember ítéletalkotó tevékenységének a lemásolására, rendelkezés kiadására és beavatkozni az adott folyamatba.
Automatizálás Az automatizálás olyan műszaki-gazdasági tevékenység, melynek eredményeképpen az ember termelésirányító tevékenységét készülékek, berendezések, gépek veszik át. Az automatizálás önműködő készülékek, berendezések, gépek alkalmazásával az ember monoton irányító tevékenységét kiküszöböli a termelés folyamatából.Lényegében önműködő irányítás létrehozásáról van szó.Az automatizálás a termelés legfejlettebb formája. Az automatizálás feltételei • Műszaki feltételek • Megfelelő gépesítés,Magas színvonalú technológia,Megfelelő műszerezettség. • Gazdasági feltétel • Az automatizálás megvalósításához beruházás szükséges, mely később megtérül. • Személyi feltétel • Megfelelő szakember nélkül nem valósítható meg az automatizálás (mechatronikai technikus).
Az irányítási rendszer szerkezeti részei • Készülék (összeépített egység):Tartalmazza valamennyi az irányítási részműveleteket végző egységet. • Szerv:Műveletet végez, egy-egy irányítási részműveletet végző szerkezeti egység neve. A szervek is több elemből állhatnak. • Elem:Tovább nem bontható. A szervet alkotó szerkezeti részek neve. • Jelvivő vezeték:Jelet továbbít. Sokszor előfordul, hogy az érzékelés és a beavatkozás egymástól távol történik, ekkor az egyes szerveket jelátvivő vezeték köti össze. Az összeköttetés az irányítási rendszer részei között lehet elektromos, hidraulikus, pneumatikus vezeték, vagy mechanikai kötés. Irányítási stratégiák Az érzékelt és befolyásolt (irányított) jellemző egyezése vagy különbözősége alapján az irányítástechnika felosztható szabályozásra (megegyezik) és vezérlésre (különbözik).Egy irányításról a következőképpen döntjük el, hogy vezérlés vagy szabályozás. Meghatározzuk az irányított jellemzőt (azon állapothatározót, melyet irányítunk). Ha ezt mérjük és ezen mérési eredmény alapján hozunk döntést, akkor szabályozásról van szó. Ha nem mérjük vagy mérjük, de nem ez alapján hozunk döntést, akkor vezérlésről van szó.
Vezérlés Fogalma: A vezérlésnél az irányított berendezésből nem érkezik visszajelzés. A vezérlés hatáslánca nyílt. A beavatkozás után nem értesülünk a következményekről. Feladata: Az indítás után egy műveletsor végrehajtása a eredménytől függetlenül. A vezérlések fajtái (energia szerint) Pneumatikus energia Energiatárolás könnyű, közepes energiatovábbítási sebesség, magas energiaköltség. Egyenes vonalú mozgás egyszerű és olcsó, nagy működési sebesség is létrehozható, az erő viszonylag kicsi. Forgómozgás egyszerű, fordulatszám magas, a nyomaték viszonylag kicsi. Túlterhelés biztos elemek, természetes védelem. Hidraulikus energia Lassú továbbítás, rövid távolság, magas energia költség. Egyenes vonalú és forgómozgás létre hozása egyszerű. Hatásfok jó, nagy erők és nyomatékok.Tömítési problémák. Villamos energia Gyors továbbítás, alacsony energia költség, nehézkes tárolás. Egyenes vonalú mozgás körülményes és drága. Forgó mozgás egyszerű, jó hatásfok. Fordulatszám- és nyomatékszabályozás költséges. Természetes védelem nincs.
Szabályozás Fogalma: A szabályozásnál az irányított berendezésből érkezik visszajelzés, ezt összehasonlítom az alapjel értékével. A szabályozás hatáslánca zárt. A beavatkozás után folyamatosan értesülünk a következményekről. Feladata: Az indítás után egy meghatározott érték (alapjel) elérése és megtartása a cél. A szabályozás működésének ábrázolása diagram formájában. Az alapjel és az irányított jellemző értékét ábrázoljuk az idő függvényében. Xs Irányított jellemző ALAPJEL t
Szabályzók fajtái Arányos (proporcionális) ( P ) szabályzó. A bemenő jel változása arányos a kimenő jel megváltozásával.Arányossági tartomány: a szabályozott jellemző megváltozásának hatására a rendelkező jel arányos mértékben változik. Tulajdonságai: Gyors beavatkozást tesz lehetővé, mert a bemenő jel megváltozását ugrásszerűen viszi át a kimenő jelre. Integráló ( I ) szabályozó. A bemenő jel változásának nagyságával arányos a kimenő jel változási sebessége. Tulajdonságai: Maradó szabályozási eltérés nélkül dolgozik. Nagyfokú lengési hajlam (instabil).
Arányos integráló ( PI ) szabályzó. Az arányos működést követi az integráló működés. A bemenő jel változása arányos a kimenő jel megváltozásával. A bemenő jel változási nagyságával arányos a kimenő jel változási sebessége. Integrálási idő (Ti) : azaz időtartam, melyre az integráló tagnak szüksége lenne, hogy ugyanazt a hatást érje el, mint az arányos tag. Tulajdonság: Gyors beavatkozás. ( P ) Maradó szabályozási eltérés nélkül dolgozik. ( I ) Nagyfokú lengési hajlam (instabil). ( I ) Differenciáló ( D ) tag. A kimenő jele a bemenő jel változási sebességével arányos. Állandósult bemenő jel esetén szakadás következik be, ezért a D-tagot önmagában nem használják.
Arányos differenciáló ( PD ) szabályozó. Az arányos működést követi a differenciáló tag működése. A bemenő jel változása és a kimenő jel változása arányos, utána a bemenő jel változási sebessége és a kimenő jel változása közti összefüggés arányos. Differenciális idő (Td) : azaz időtartam, mely idő alatt a bemenő jel állandó megváltozása mellett a differenciáló tagnak szüksége van, hogy ugyanazt a hatást érje el, mint az arányos tag egyedül. Tulajdonság: Nagyon gyors beavatkozás. ( P,D ) Maradó szabályozási eltérés. ( P ) Segédenergiát igényel. ( D ) Arányos integráló-differenciáló ( PID ) szabályozó A bemenő jel változása és a kimenő jel változása arányos, utána a bemenő jel változási sebessége és a kimenő jel változása közötti összefüggés arányos, utána a bemenő jel változásának nagysága és a kimenő jel változási sebessége.Beállítható arányossági tartomány, integrálási idő, differenciálási idő. Tulajdonság: Leggyorsabb működésű. ( P,D ) Nincs maradó szabályozási eltérés. ( I ) Lengés hajlam elhanyagolható. ( I,D ) Segédenergiát igényel. ( D,I )
A szabályozók kiválasztása és beállítása Kiválasztás: A szabályozott szakasz átmeneti függvénye alapján. A szabályozott jellemző alapján. A szabályozók kiválasztása és beállítása Beállítás úgy végezzük, hogy a teljes szabályozási kör stabil legyen. Beállítható paraméterek: A bemenő jel és kimenő jel szintjeinek állítási lehetősége. Az arányos átviteli tényező. Integrálási idő. Differenciális idő.
irányítástechnika: önműködő irányítás törvényeivel és gyakorlati megvalósításával foglakozó műszaki tudomány
irányítás: olyan művelet, amely valamely műszaki folyamatba annak elindítása, fenntartása, tervszerű lefolyásának biztosítása, megváltoztatása, leállítása érdekében beavatkozik
• irányítás történhet
• kézi módon •
automatikus módon
cél: • az alapjel követése • zajok, zavarások hatásának kiküszöbölése •
fizikai megvalósíthatóság • gazdasági és egyéb céloknak megfelelőség
• eszköz: • hatásvázlat • szimuláció • matematikai modellek
Ítéletalkotás, beavatkozás-tervezés: • vezérlők • szabályozók - modellek Jel: állapothatározó amely információtartalommal rendelkezik Jelek osztályozása • értékkészlet szerint: - folytonos - diszkrét (szakaszos) • időbeli lefolyás szerint: - folyamatos - diszkrét (szaggatott) • meghatározottság szerint: - determinisztikus - sztochasztikus • megjelenési forma szerint: - analóg – digitális irányítási rendszer leírása: • szerkezeti vázlat – fizikai felépítést ábrázolja • működési vázlat - a hatáslánc szerkezeti részeinek ábrázolási módja • hatásvázlat - hatásvázlat a hatáslánc elvi elvonatkoztatott ábrázolási módja Vezérlés: hatáslánca nyitott, csak olyan zavaró tényezőket tudja kompenzálni amire előzőleg felkészítettük - nem tér el az eredeti céltól, működése mindig stabil - hátrány hogy kis meghibásodás is szabotálhatja a cél elérését
Szabályozás:
hatáslánca zárt, minden zavarójelet minimalizálni tud - beavatkozást a szabályozandó jellemző és a célkitűzés különbsége alapján végez - lehet instabil is - beavatkozó szervek bizonytalanságát minimálisan képest kezelni, ezek ilyenkor kvázi zavarjelekként képzelhetők el
műveletek: érzékelés, ítéletalkotás, rendelkezés, jelformálás, beavatkozás Lineáris, állandó paraméterű: kimenet és a bemenet között lineáris kapcsolat, időtől független (állandó) – a kimenetet a bemenet és az idő határozza meg.
A zárt rendszer egy olyan feltételezett rendszer, ami el van szigetelve a környezetétől, ezért vizsgálatakor a külső tényezők elhanyagolhatóak. Az irányítástechnikában a zárt rendszer olyan körülhatárolt rendszer, amelyet nem ér külső hatás, mozgását a belső tárolókban lévő energia biztosítja.
http://bohomke.uw.hu/tanlet.htm
https://www.nemesgszi.hu/components/docs/Iranyitasi_alapok2.pdf
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése