Всё о железнодорожном транспорте > Автоматика > Линейные элементыКарта сайта Ахтунг!
Для линейных элементов дифференциальный коэффициент преобразования — величина постоянная, а для нелинейных — переменная, зависящая от л: и характеризуемая тангенсом угла наклона касательной, проведенной к нелинейной характеристике в точке хо. Коэффициент преобразования датчика называют чувствительностью, а усилителя — коэффициентом усиления.
Важной характеристикой элемента является погрешность — изменение выходной величины, вызванное изменением внутренних свойств элементов (износом, старением и т. п.) или условий работы (температуры, влажности и т. п.). Различают абсолютную погрешность — разность между фактическим уф и расчетным ур значениями выходной величины Ау=уф—ур и относительную погрешность.
Во многих элементах из-за наличия зазоров, трения, люфта, гистерезиса и других причин изменение входной величины в некоторых пределах не вызывает изменение выходной. Элемент в этом случае имеет порог чувствительности — минимальное значение входного сигнала, которое вызывает изменение выходного. На 1.5 представлена статическая характеристика элемента с порогами чувствительности хп\ и хп2 и зоной нечувствительности Ах. Наличие зоны нечувствительности Ах во многих случаях полезно и необходимо для нормальной работы устройств. В частности, она защищает устройства от помех.
Сигналы передаются от одного элемента к другому по существующим связям между ними. Различают прямые и обратные связи. По прямым связям сигнал передается с выхода предыдущего элемента на вход последующего. При обратных связях сигнал с выхода элемента подается на его вход.
При положительной обратной связи сигнал л;ос складывается с входным сигналом, а при отрицательной — вычитается из него. Отсюда следует, что при положительной обратной связи коэффициент преобразования элемента увеличивается, а при отрицательной — уменьшается. Положительную обратную связь используют в автогенераторах для получения незатухающих колебаний, а также в других элементах для увеличения коэффициента преобразования. Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент преобразования, но увеличивает стабильность работы. В частности, отрицательную обратную связь используют в усилителях для стабилизации коэффициента усиления в условиях изменения нагрузки, напряжения источников питания, коэффициента усиления транзисторов и т. п.
Ранее рассматривались характеристики элементов автоматики и телемеханики в статическом режиме, т. е. при постоянных значениях х и у и во времени. Основным режимом работы системы в целом и отдельных ее элементов является такой режим, при котором входные и выходные величины изменяются во времени. Такой режим называют динамическим, а показатели, характеризующие поведение элементов системы в динамическом режиме,— показателями динамики элемента или его динамическими показателями. Процесс, протекающий в элементе при изменении входной величины, называют переходным процессом. Одним из важнейших динамических показателей элемента является его динамическая характеристика, т. е. зависимость выходной величины от времени у= f (х).
Характер изменения выходной величины зависит от свойств самого элемента и характера изменения его входной величины. В теории автоматического регулирования принято оценивать динамические свойства элементов по их реакции на скачкообразное изменение входного сигнала х ( 1.7). Функцию подобного вида называют ступенчатой. Реакция многих элементов на ступенчатый входной сигнал, т. е. их переходная характеристика y(t), представляет собой нарастающую экспоненту. Время от начала экспоненциального изменения выходной величины до момента, когда она достигает 63% установившегося значения выходной величины ууст, называют постоянной времени Т. Чем меньше Т, тем круче переходная характеристика, меньше длительность переходного процесса и меньше инерционность, элемента. Таким образом, переходная характеристика позволяет оценить инерционность элемента, т. е. запаздывание в изменении выходного сигнала по сравнению с изменением сигнала на входе элемента.
Элементы автоматики и телемеханики должны иметь высокую надежность, так как отказ элемента в пределах системы может привести к отказу всей системы. Поэтому при создании и эксплуатации элементов необходимо уделять внимание вопросам обеспечения их высокой надежности. Надежностью называют свойства элемента сохранять параметры в определенных условиях эксплуатации. На надежность элемента влияют: число и качество деталей, из которых состоит элемент; режимы работы элемента; условия эксплуатации, качество технического обслуживания и многие другие факторы, большинство из которых являются случайными. Ненадежность элементов автоматики проявляется в отказах.