Sisteme de Reglare Automată

33

Click here to load reader

description

sra

Transcript of Sisteme de Reglare Automată

Page 1: Sisteme de Reglare Automată

ARGUMENT

Omul ca fiinţă superioară a fost preocupat din cele mai vechi timpuri de a cunoaşte şi stăpacircni natura de a dirija fenomene ale naturii icircn scopul uşurării existentei sale Icircn procesul cunoaşterii omul urmăreşte evoluţia icircn timp a unor mărimi caracteristice in raport cu evoluţia altor mărimi evidenţiind astfel grupul mărimilor care definesc bdquocauzardquo şi grupul mărimilor ce definesc efectul Observaţiile asupra presupuselor cauze şi efecte au condus şi conduc la evidenţierea unor legi care creacircnd relaţiile dintre bdquocauze şi bdquoefecte caracterizează fenomenele Stabilirea unor legi ce caracterizează fenomene ale naturii şi definirea unor modele ale fenomenelor au permis omului o cunoaştere şi interpretare aprofundată a multor fenomene reuşind să le dirijeze icircn scopul icircmbunătăţirii condiţiilor sale de viaţă al reducerii eforturilor fizice şi intelectuale al uşurării existenţei sale Icircn acest proces omul a parcurs următoarele etape Etapa mecanizării icircn care s-au creat pacircrghia roata scripeţii multiplicatoarele de forţă de cuplu ansambluri de calcul mecanizat etc cu care omul şi-a uşurat eforturile fizice şi intelectuale pentru producerea de bunuri materialeEtapa automatizării icircn care omul a fost preocupat sa creeze mijloace materiale care să deducă sau să elimine complet intervenţia sa directă icircn desfăşurarea proceselor de producţie Astfel icircn aceasta etapă omul desfăşoară cu precădere o activitate intelectuală icircn funcţii de analiză control şi conducereEtapa cibernetizării şi automatizării icircn care omul este preocupat de crearea unor asemenea obiecte materiale care să reducă funcţia de conducere generală a omului şi să dezvolte sistemul de informare Astfel au fost create calculatoare şi sisteme automate de calcul cu ajutorul cărora pot fi stabilite strategii de conducere a proceselor de producţie şi sisteme de informatizare globală Ansamblul de obiecte materiale care asigura conducerea unui proces tehnic sau de altă natură fără intervenţia directă a omului reprezintă un echipament de automatizare Ştiinţa care se ocupa cu studiul principiilor şi aparatelor prin intermediul cărora se asigură conducerea proceselor tehnice fără intervenţia directă a omului poartă denumirea de Autom atică Automatizarea reprezintă introducerea icircn practică a principiilor automaticii

1

Ansamblul format din procesul (tehnic) condus şi echipamentul de automatizare (de conducere) care asigură desfăşurarea procesului după anumite legi poartă denumirea de sistem automat Lucrarea de fata cupride 3 capitole In primul capitol am icircncercat să explic rolul si importanţa automatizării icircn munca pe care o desfăşoară omul si am prezentat o clasificare a SRA icircn funcţie de criteriul adoptat Icircn capitolul 2 am icircnceput prin prezentarea schemei tipică a unui SRA Am prezentat elementele care intră icircn componenţa unui SRA şi anume elementul de comparaţie regulatorul automatelementul de execuţie traductorul instalaţie tehnologică precum si functionarea lor dupa schema bloc In capitolul 3 am prezentat tipurile de semnale utilizate la studiul SRA regimurile de funcţionare precum si performanţele unui SRA In final am atasat normele de protectia muncii importante in domeniul electronicii si electricitatii si bibliografia proiectului

2

Sisteme de Reglare Automată

CAPITOLUL I

1 Rolul si obiectul unui SRA

Prin Sistem de Reglare Automată (SRA) se icircnţelege un sistem realizat astfel icircncacirct icircntre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare se realizează automat fără intervenţia omului o relaţie funcţională care reflectă legea de conducere a unui proces Sistemele de reglare automată au rolul de a asigura menţinerea automată ndash fără intervenţia omului ndash a unor mărimi tehnologice la o valoare prestabilită de regim Automatizarea are ca scop icircnlocuirea omului icircn realizarea diverselor operaţii din procesul de producţie 2 Clasificarea SRA Există mai multe posibilităţi de clasificare a SRA icircn funcţie de criteriul adoptat Mai importante sunt următoarele

După caracterul informaţiei apriorice asupra IT se deosebesc - SRA cu informaţie apriorică completă - caracteristicile instalaţiei tehnologice IT sunt practic invariabile icircn timp - SRA cu informaţie apriorică incompletă - caracteristicile instalaţiei tehnologice IT se modifică (sub influenţa unor perturbări) icircntr-un mod care nu este dinainte cunoscut pentru a compensa influenţa unor asemenea modificări asupra performanţelor sistemului se folosesc elemente suplimentare de adaptare rezultacircnd sisteme adaptive

După dependenţele ndash icircn regim staţionar ndash dintre mărimile de ieşire şi de intrare ale elementelor componente se deosebesc - SRA liniare - cacircnd dependenţele sunt liniare din punct de vedere matematic sistemele liniare sunt descrise prin ecuaţii liniare - SRA neliniare - cacircnd cel puţin una din dependenţe este neliniară din punct de vedere matematic sistemele neliniare sunt descrise prin ecuaţii neliniare

3

După caracterul prelucrării semnalelor se deosebesc - SRA continue - cacircnd toate mărimile care intervin sunt continue icircn timp - SRA discrete - cacircnd cel puţin una dintre mărimi are o variaţie discretă icircn timp După aspectul variaţiei icircn timp a mărimii de intrare (şi deci şi al mărimii de ieşire) se deosebesc trei categorii - sisteme de reglare automată - dacă mărimea de intrare (de referinţă) este constantă - sisteme cu program - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază după un anumit program - sisteme de urmărire - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază aleatoriu icircn timp (mărimea de ieşire urmăreşte mărimea de referinţă)

După numărul de bucle principale (de reglare) se deosebesc - SRA cu o buclă de reglare (un singur regulator automat) - SRA cu mai multe bucle de reglare (mai multe regulatoare automate)

După viteza de răspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se deosebesc - SRA pentru procese rapide - cacircnd constantele de timp ale IT nu depăşesc 10 secunde (acţionările electrice) - SRA pentru procese lente - cacircnd IT au constante de timp mai mari şi de multe ori au şi timp mort

După modul de anihilare a mărimii perturbatoare pot fi - SRA după abatere ndash care nu folosesc direct informaţiile privind mimea perturbatoare ci acţiunea acesteia sub forma abaterii ε a mărimii reglate xe faţă de valoarea prescrisă a mărimii de referinţă - SRA după perturbare ndash icircn care mărimea perturbatoare este măsurată direct şi se acţionează direct asupra mărimilor procesului (realizarea lor este greoaie ndash număr mare de mărimi perturbatoare) - SRA combinate sau icircn cascadă ndash conţin atacirct sisteme după abatere (cu reacţie) cacirct şi sisteme după perturbare

După caracteristicile construcţiei dispozitivelor de automatizare se deosebesc - SRA unificate - cacircnd toate mărimile care circulă sunt unificate adică au aceeaşi gamă şi aceeaşi natură la sistemele unificate diferite blocuri ale

4

dispozitivelor de automatizare pot fi conectate icircn diferite moduri rezultacircnd astfel o varietate mare de structuri realizate cu un număr relativ mic de elemente componente - SRA specializate - cacircnd nu se icircntacircmplă acest lucru După agentul purtător de semnal se deosebesc - SRA electronice - SRA pneumatice - SRA hidraulice

- SRA mixte

CAPITOLUL II

3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire

Un sistem de reglare automata cuprinde urmatoarele doua parti - procesul de reglat (instalatia tehnologica IT)

- dispozitivul de automatizare(DA)

Instalaţia tehnologică (IT) cuprinde ansamblul utilajelor icircn care se desfaşoară procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare(DA) reprezintă totalitatea elementelor care asigură automatizarea instalaţiei tehnologice Instalaţia tehnologică icircmpreună cu dispozitivul de automatizare formează sistemul automat Dispozitivul de automatizare(DA) cuprinde in principal traductorul Tr regulatorul R care de obicei formeaza o singura unitate constructiv cu elementul de comparatie EC elementul de executie EE si- de la caz la caz- convertoare adaptoare si elemente de calcul

5

Schema functionala a unui SRA contine legatura directa care inglobeaza toate elementele cuprinse intre elementul de comparatie EC si iesirea instalatiei automatizatesi legatura inversa numita deseori ldquo cale de reactie ldquo care cuprinde elementele situate intre iesirea instalatiei automatizate si elementul de comparatie EC Impreuna cele doua legaturi alcatuiesc un circuit inchis de reglare automata sau bucla de reglare Aceasta conferă unui sistem de reglare automată următoarele calităţi - creşterea preciziei reglării - reducerea sensibilatăţii sistemului la variaţiile caracteristicilor elementelor sale şi ale procesului (perturbaţiilor) - reducerea efectelor distorsiunilor de neliniaritate - creşterea benzii de frecvenţă icircn care sistemul se comportă satisfăcător

ELEMENTE COMPONENTE

EC ndash element de comparaţie RA ndash regulator automat EE ndash element de execuţie Tr ndash traductor IT ndash instalaţie tehnologică

MĂRIMI DE INTRAREIEŞIRE

Xi ndash mărimea de intrare icircn sistem Xr ndash mărimea de reacţie

6

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 2: Sisteme de Reglare Automată

Ansamblul format din procesul (tehnic) condus şi echipamentul de automatizare (de conducere) care asigură desfăşurarea procesului după anumite legi poartă denumirea de sistem automat Lucrarea de fata cupride 3 capitole In primul capitol am icircncercat să explic rolul si importanţa automatizării icircn munca pe care o desfăşoară omul si am prezentat o clasificare a SRA icircn funcţie de criteriul adoptat Icircn capitolul 2 am icircnceput prin prezentarea schemei tipică a unui SRA Am prezentat elementele care intră icircn componenţa unui SRA şi anume elementul de comparaţie regulatorul automatelementul de execuţie traductorul instalaţie tehnologică precum si functionarea lor dupa schema bloc In capitolul 3 am prezentat tipurile de semnale utilizate la studiul SRA regimurile de funcţionare precum si performanţele unui SRA In final am atasat normele de protectia muncii importante in domeniul electronicii si electricitatii si bibliografia proiectului

2

Sisteme de Reglare Automată

CAPITOLUL I

1 Rolul si obiectul unui SRA

Prin Sistem de Reglare Automată (SRA) se icircnţelege un sistem realizat astfel icircncacirct icircntre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare se realizează automat fără intervenţia omului o relaţie funcţională care reflectă legea de conducere a unui proces Sistemele de reglare automată au rolul de a asigura menţinerea automată ndash fără intervenţia omului ndash a unor mărimi tehnologice la o valoare prestabilită de regim Automatizarea are ca scop icircnlocuirea omului icircn realizarea diverselor operaţii din procesul de producţie 2 Clasificarea SRA Există mai multe posibilităţi de clasificare a SRA icircn funcţie de criteriul adoptat Mai importante sunt următoarele

După caracterul informaţiei apriorice asupra IT se deosebesc - SRA cu informaţie apriorică completă - caracteristicile instalaţiei tehnologice IT sunt practic invariabile icircn timp - SRA cu informaţie apriorică incompletă - caracteristicile instalaţiei tehnologice IT se modifică (sub influenţa unor perturbări) icircntr-un mod care nu este dinainte cunoscut pentru a compensa influenţa unor asemenea modificări asupra performanţelor sistemului se folosesc elemente suplimentare de adaptare rezultacircnd sisteme adaptive

După dependenţele ndash icircn regim staţionar ndash dintre mărimile de ieşire şi de intrare ale elementelor componente se deosebesc - SRA liniare - cacircnd dependenţele sunt liniare din punct de vedere matematic sistemele liniare sunt descrise prin ecuaţii liniare - SRA neliniare - cacircnd cel puţin una din dependenţe este neliniară din punct de vedere matematic sistemele neliniare sunt descrise prin ecuaţii neliniare

3

După caracterul prelucrării semnalelor se deosebesc - SRA continue - cacircnd toate mărimile care intervin sunt continue icircn timp - SRA discrete - cacircnd cel puţin una dintre mărimi are o variaţie discretă icircn timp După aspectul variaţiei icircn timp a mărimii de intrare (şi deci şi al mărimii de ieşire) se deosebesc trei categorii - sisteme de reglare automată - dacă mărimea de intrare (de referinţă) este constantă - sisteme cu program - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază după un anumit program - sisteme de urmărire - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază aleatoriu icircn timp (mărimea de ieşire urmăreşte mărimea de referinţă)

După numărul de bucle principale (de reglare) se deosebesc - SRA cu o buclă de reglare (un singur regulator automat) - SRA cu mai multe bucle de reglare (mai multe regulatoare automate)

După viteza de răspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se deosebesc - SRA pentru procese rapide - cacircnd constantele de timp ale IT nu depăşesc 10 secunde (acţionările electrice) - SRA pentru procese lente - cacircnd IT au constante de timp mai mari şi de multe ori au şi timp mort

După modul de anihilare a mărimii perturbatoare pot fi - SRA după abatere ndash care nu folosesc direct informaţiile privind mimea perturbatoare ci acţiunea acesteia sub forma abaterii ε a mărimii reglate xe faţă de valoarea prescrisă a mărimii de referinţă - SRA după perturbare ndash icircn care mărimea perturbatoare este măsurată direct şi se acţionează direct asupra mărimilor procesului (realizarea lor este greoaie ndash număr mare de mărimi perturbatoare) - SRA combinate sau icircn cascadă ndash conţin atacirct sisteme după abatere (cu reacţie) cacirct şi sisteme după perturbare

După caracteristicile construcţiei dispozitivelor de automatizare se deosebesc - SRA unificate - cacircnd toate mărimile care circulă sunt unificate adică au aceeaşi gamă şi aceeaşi natură la sistemele unificate diferite blocuri ale

4

dispozitivelor de automatizare pot fi conectate icircn diferite moduri rezultacircnd astfel o varietate mare de structuri realizate cu un număr relativ mic de elemente componente - SRA specializate - cacircnd nu se icircntacircmplă acest lucru După agentul purtător de semnal se deosebesc - SRA electronice - SRA pneumatice - SRA hidraulice

- SRA mixte

CAPITOLUL II

3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire

Un sistem de reglare automata cuprinde urmatoarele doua parti - procesul de reglat (instalatia tehnologica IT)

- dispozitivul de automatizare(DA)

Instalaţia tehnologică (IT) cuprinde ansamblul utilajelor icircn care se desfaşoară procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare(DA) reprezintă totalitatea elementelor care asigură automatizarea instalaţiei tehnologice Instalaţia tehnologică icircmpreună cu dispozitivul de automatizare formează sistemul automat Dispozitivul de automatizare(DA) cuprinde in principal traductorul Tr regulatorul R care de obicei formeaza o singura unitate constructiv cu elementul de comparatie EC elementul de executie EE si- de la caz la caz- convertoare adaptoare si elemente de calcul

5

Schema functionala a unui SRA contine legatura directa care inglobeaza toate elementele cuprinse intre elementul de comparatie EC si iesirea instalatiei automatizatesi legatura inversa numita deseori ldquo cale de reactie ldquo care cuprinde elementele situate intre iesirea instalatiei automatizate si elementul de comparatie EC Impreuna cele doua legaturi alcatuiesc un circuit inchis de reglare automata sau bucla de reglare Aceasta conferă unui sistem de reglare automată următoarele calităţi - creşterea preciziei reglării - reducerea sensibilatăţii sistemului la variaţiile caracteristicilor elementelor sale şi ale procesului (perturbaţiilor) - reducerea efectelor distorsiunilor de neliniaritate - creşterea benzii de frecvenţă icircn care sistemul se comportă satisfăcător

ELEMENTE COMPONENTE

EC ndash element de comparaţie RA ndash regulator automat EE ndash element de execuţie Tr ndash traductor IT ndash instalaţie tehnologică

MĂRIMI DE INTRAREIEŞIRE

Xi ndash mărimea de intrare icircn sistem Xr ndash mărimea de reacţie

6

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 3: Sisteme de Reglare Automată

Sisteme de Reglare Automată

CAPITOLUL I

1 Rolul si obiectul unui SRA

Prin Sistem de Reglare Automată (SRA) se icircnţelege un sistem realizat astfel icircncacirct icircntre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare se realizează automat fără intervenţia omului o relaţie funcţională care reflectă legea de conducere a unui proces Sistemele de reglare automată au rolul de a asigura menţinerea automată ndash fără intervenţia omului ndash a unor mărimi tehnologice la o valoare prestabilită de regim Automatizarea are ca scop icircnlocuirea omului icircn realizarea diverselor operaţii din procesul de producţie 2 Clasificarea SRA Există mai multe posibilităţi de clasificare a SRA icircn funcţie de criteriul adoptat Mai importante sunt următoarele

După caracterul informaţiei apriorice asupra IT se deosebesc - SRA cu informaţie apriorică completă - caracteristicile instalaţiei tehnologice IT sunt practic invariabile icircn timp - SRA cu informaţie apriorică incompletă - caracteristicile instalaţiei tehnologice IT se modifică (sub influenţa unor perturbări) icircntr-un mod care nu este dinainte cunoscut pentru a compensa influenţa unor asemenea modificări asupra performanţelor sistemului se folosesc elemente suplimentare de adaptare rezultacircnd sisteme adaptive

După dependenţele ndash icircn regim staţionar ndash dintre mărimile de ieşire şi de intrare ale elementelor componente se deosebesc - SRA liniare - cacircnd dependenţele sunt liniare din punct de vedere matematic sistemele liniare sunt descrise prin ecuaţii liniare - SRA neliniare - cacircnd cel puţin una din dependenţe este neliniară din punct de vedere matematic sistemele neliniare sunt descrise prin ecuaţii neliniare

3

După caracterul prelucrării semnalelor se deosebesc - SRA continue - cacircnd toate mărimile care intervin sunt continue icircn timp - SRA discrete - cacircnd cel puţin una dintre mărimi are o variaţie discretă icircn timp După aspectul variaţiei icircn timp a mărimii de intrare (şi deci şi al mărimii de ieşire) se deosebesc trei categorii - sisteme de reglare automată - dacă mărimea de intrare (de referinţă) este constantă - sisteme cu program - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază după un anumit program - sisteme de urmărire - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază aleatoriu icircn timp (mărimea de ieşire urmăreşte mărimea de referinţă)

După numărul de bucle principale (de reglare) se deosebesc - SRA cu o buclă de reglare (un singur regulator automat) - SRA cu mai multe bucle de reglare (mai multe regulatoare automate)

După viteza de răspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se deosebesc - SRA pentru procese rapide - cacircnd constantele de timp ale IT nu depăşesc 10 secunde (acţionările electrice) - SRA pentru procese lente - cacircnd IT au constante de timp mai mari şi de multe ori au şi timp mort

După modul de anihilare a mărimii perturbatoare pot fi - SRA după abatere ndash care nu folosesc direct informaţiile privind mimea perturbatoare ci acţiunea acesteia sub forma abaterii ε a mărimii reglate xe faţă de valoarea prescrisă a mărimii de referinţă - SRA după perturbare ndash icircn care mărimea perturbatoare este măsurată direct şi se acţionează direct asupra mărimilor procesului (realizarea lor este greoaie ndash număr mare de mărimi perturbatoare) - SRA combinate sau icircn cascadă ndash conţin atacirct sisteme după abatere (cu reacţie) cacirct şi sisteme după perturbare

După caracteristicile construcţiei dispozitivelor de automatizare se deosebesc - SRA unificate - cacircnd toate mărimile care circulă sunt unificate adică au aceeaşi gamă şi aceeaşi natură la sistemele unificate diferite blocuri ale

4

dispozitivelor de automatizare pot fi conectate icircn diferite moduri rezultacircnd astfel o varietate mare de structuri realizate cu un număr relativ mic de elemente componente - SRA specializate - cacircnd nu se icircntacircmplă acest lucru După agentul purtător de semnal se deosebesc - SRA electronice - SRA pneumatice - SRA hidraulice

- SRA mixte

CAPITOLUL II

3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire

Un sistem de reglare automata cuprinde urmatoarele doua parti - procesul de reglat (instalatia tehnologica IT)

- dispozitivul de automatizare(DA)

Instalaţia tehnologică (IT) cuprinde ansamblul utilajelor icircn care se desfaşoară procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare(DA) reprezintă totalitatea elementelor care asigură automatizarea instalaţiei tehnologice Instalaţia tehnologică icircmpreună cu dispozitivul de automatizare formează sistemul automat Dispozitivul de automatizare(DA) cuprinde in principal traductorul Tr regulatorul R care de obicei formeaza o singura unitate constructiv cu elementul de comparatie EC elementul de executie EE si- de la caz la caz- convertoare adaptoare si elemente de calcul

5

Schema functionala a unui SRA contine legatura directa care inglobeaza toate elementele cuprinse intre elementul de comparatie EC si iesirea instalatiei automatizatesi legatura inversa numita deseori ldquo cale de reactie ldquo care cuprinde elementele situate intre iesirea instalatiei automatizate si elementul de comparatie EC Impreuna cele doua legaturi alcatuiesc un circuit inchis de reglare automata sau bucla de reglare Aceasta conferă unui sistem de reglare automată următoarele calităţi - creşterea preciziei reglării - reducerea sensibilatăţii sistemului la variaţiile caracteristicilor elementelor sale şi ale procesului (perturbaţiilor) - reducerea efectelor distorsiunilor de neliniaritate - creşterea benzii de frecvenţă icircn care sistemul se comportă satisfăcător

ELEMENTE COMPONENTE

EC ndash element de comparaţie RA ndash regulator automat EE ndash element de execuţie Tr ndash traductor IT ndash instalaţie tehnologică

MĂRIMI DE INTRAREIEŞIRE

Xi ndash mărimea de intrare icircn sistem Xr ndash mărimea de reacţie

6

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 4: Sisteme de Reglare Automată

După caracterul prelucrării semnalelor se deosebesc - SRA continue - cacircnd toate mărimile care intervin sunt continue icircn timp - SRA discrete - cacircnd cel puţin una dintre mărimi are o variaţie discretă icircn timp După aspectul variaţiei icircn timp a mărimii de intrare (şi deci şi al mărimii de ieşire) se deosebesc trei categorii - sisteme de reglare automată - dacă mărimea de intrare (de referinţă) este constantă - sisteme cu program - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază după un anumit program - sisteme de urmărire - dacă mărimea de intrare (de referinţă) variază aleatoriu icircn timp (mărimea de ieşire urmăreşte mărimea de referinţă)

După numărul de bucle principale (de reglare) se deosebesc - SRA cu o buclă de reglare (un singur regulator automat) - SRA cu mai multe bucle de reglare (mai multe regulatoare automate)

După viteza de răspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se deosebesc - SRA pentru procese rapide - cacircnd constantele de timp ale IT nu depăşesc 10 secunde (acţionările electrice) - SRA pentru procese lente - cacircnd IT au constante de timp mai mari şi de multe ori au şi timp mort

După modul de anihilare a mărimii perturbatoare pot fi - SRA după abatere ndash care nu folosesc direct informaţiile privind mimea perturbatoare ci acţiunea acesteia sub forma abaterii ε a mărimii reglate xe faţă de valoarea prescrisă a mărimii de referinţă - SRA după perturbare ndash icircn care mărimea perturbatoare este măsurată direct şi se acţionează direct asupra mărimilor procesului (realizarea lor este greoaie ndash număr mare de mărimi perturbatoare) - SRA combinate sau icircn cascadă ndash conţin atacirct sisteme după abatere (cu reacţie) cacirct şi sisteme după perturbare

După caracteristicile construcţiei dispozitivelor de automatizare se deosebesc - SRA unificate - cacircnd toate mărimile care circulă sunt unificate adică au aceeaşi gamă şi aceeaşi natură la sistemele unificate diferite blocuri ale

4

dispozitivelor de automatizare pot fi conectate icircn diferite moduri rezultacircnd astfel o varietate mare de structuri realizate cu un număr relativ mic de elemente componente - SRA specializate - cacircnd nu se icircntacircmplă acest lucru După agentul purtător de semnal se deosebesc - SRA electronice - SRA pneumatice - SRA hidraulice

- SRA mixte

CAPITOLUL II

3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire

Un sistem de reglare automata cuprinde urmatoarele doua parti - procesul de reglat (instalatia tehnologica IT)

- dispozitivul de automatizare(DA)

Instalaţia tehnologică (IT) cuprinde ansamblul utilajelor icircn care se desfaşoară procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare(DA) reprezintă totalitatea elementelor care asigură automatizarea instalaţiei tehnologice Instalaţia tehnologică icircmpreună cu dispozitivul de automatizare formează sistemul automat Dispozitivul de automatizare(DA) cuprinde in principal traductorul Tr regulatorul R care de obicei formeaza o singura unitate constructiv cu elementul de comparatie EC elementul de executie EE si- de la caz la caz- convertoare adaptoare si elemente de calcul

5

Schema functionala a unui SRA contine legatura directa care inglobeaza toate elementele cuprinse intre elementul de comparatie EC si iesirea instalatiei automatizatesi legatura inversa numita deseori ldquo cale de reactie ldquo care cuprinde elementele situate intre iesirea instalatiei automatizate si elementul de comparatie EC Impreuna cele doua legaturi alcatuiesc un circuit inchis de reglare automata sau bucla de reglare Aceasta conferă unui sistem de reglare automată următoarele calităţi - creşterea preciziei reglării - reducerea sensibilatăţii sistemului la variaţiile caracteristicilor elementelor sale şi ale procesului (perturbaţiilor) - reducerea efectelor distorsiunilor de neliniaritate - creşterea benzii de frecvenţă icircn care sistemul se comportă satisfăcător

ELEMENTE COMPONENTE

EC ndash element de comparaţie RA ndash regulator automat EE ndash element de execuţie Tr ndash traductor IT ndash instalaţie tehnologică

MĂRIMI DE INTRAREIEŞIRE

Xi ndash mărimea de intrare icircn sistem Xr ndash mărimea de reacţie

6

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 5: Sisteme de Reglare Automată

dispozitivelor de automatizare pot fi conectate icircn diferite moduri rezultacircnd astfel o varietate mare de structuri realizate cu un număr relativ mic de elemente componente - SRA specializate - cacircnd nu se icircntacircmplă acest lucru După agentul purtător de semnal se deosebesc - SRA electronice - SRA pneumatice - SRA hidraulice

- SRA mixte

CAPITOLUL II

3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire

Un sistem de reglare automata cuprinde urmatoarele doua parti - procesul de reglat (instalatia tehnologica IT)

- dispozitivul de automatizare(DA)

Instalaţia tehnologică (IT) cuprinde ansamblul utilajelor icircn care se desfaşoară procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare(DA) reprezintă totalitatea elementelor care asigură automatizarea instalaţiei tehnologice Instalaţia tehnologică icircmpreună cu dispozitivul de automatizare formează sistemul automat Dispozitivul de automatizare(DA) cuprinde in principal traductorul Tr regulatorul R care de obicei formeaza o singura unitate constructiv cu elementul de comparatie EC elementul de executie EE si- de la caz la caz- convertoare adaptoare si elemente de calcul

5

Schema functionala a unui SRA contine legatura directa care inglobeaza toate elementele cuprinse intre elementul de comparatie EC si iesirea instalatiei automatizatesi legatura inversa numita deseori ldquo cale de reactie ldquo care cuprinde elementele situate intre iesirea instalatiei automatizate si elementul de comparatie EC Impreuna cele doua legaturi alcatuiesc un circuit inchis de reglare automata sau bucla de reglare Aceasta conferă unui sistem de reglare automată următoarele calităţi - creşterea preciziei reglării - reducerea sensibilatăţii sistemului la variaţiile caracteristicilor elementelor sale şi ale procesului (perturbaţiilor) - reducerea efectelor distorsiunilor de neliniaritate - creşterea benzii de frecvenţă icircn care sistemul se comportă satisfăcător

ELEMENTE COMPONENTE

EC ndash element de comparaţie RA ndash regulator automat EE ndash element de execuţie Tr ndash traductor IT ndash instalaţie tehnologică

MĂRIMI DE INTRAREIEŞIRE

Xi ndash mărimea de intrare icircn sistem Xr ndash mărimea de reacţie

6

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 6: Sisteme de Reglare Automată

Schema functionala a unui SRA contine legatura directa care inglobeaza toate elementele cuprinse intre elementul de comparatie EC si iesirea instalatiei automatizatesi legatura inversa numita deseori ldquo cale de reactie ldquo care cuprinde elementele situate intre iesirea instalatiei automatizate si elementul de comparatie EC Impreuna cele doua legaturi alcatuiesc un circuit inchis de reglare automata sau bucla de reglare Aceasta conferă unui sistem de reglare automată următoarele calităţi - creşterea preciziei reglării - reducerea sensibilatăţii sistemului la variaţiile caracteristicilor elementelor sale şi ale procesului (perturbaţiilor) - reducerea efectelor distorsiunilor de neliniaritate - creşterea benzii de frecvenţă icircn care sistemul se comportă satisfăcător

ELEMENTE COMPONENTE

EC ndash element de comparaţie RA ndash regulator automat EE ndash element de execuţie Tr ndash traductor IT ndash instalaţie tehnologică

MĂRIMI DE INTRAREIEŞIRE

Xi ndash mărimea de intrare icircn sistem Xr ndash mărimea de reacţie

6

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 7: Sisteme de Reglare Automată

ε ndash semnalul de eroare (abaterea) Xc ndash mărimea de comandă Xm ndash mărimea de execuţie Xp ndash mărimi perturbatoare Xe ndash mărimea de ieşire

4 Rolul elementelor componente

Un sistem de reglare automată icircn cea mai simplă structură se compune din Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă) rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea) Este de regulă un comparator diferenţial

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege numită lege de reglare rezultatul fiind mărimea de comandă Xc aplicată elementului de execuţie

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni icircn funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de regulatorul automat

Instalaţia tehnologică (IT) este icircn cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de regulatorul automat a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă a SRA şi are rolul de a transforma o mărime neelectrică oarecare (deplasare presiune temperatură etc ) icircntr-o mărime electrică (tensiune current rezistenţă etc) aplicat elementului de comparatie

Convertorul electropneumatic sau pneumoelectric (CONV IP sau PI) are rolul de a converti semnalul obţinut la ieşirea rgulatorului automat icircntr-un semnal de altă natură fizică necesar pentru comandaelementului de executie atunci cacircnd acestea sunt diferite Dacă semnalul de la ieşirea

7

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 8: Sisteme de Reglare Automată

regulatorului automat şi cel necesar pentru comanda elementului de executie sunt de aceeaşi natură fizică atunci convertorul poate să lipsească

5 Descrierea funcţionării după schema bloc

Mărimile perturbatoare Xp acţionează asupra instalaţiei tehnologice IT determinacircnd variaţii ale mărimii reglate Variaţiile mărimii reglate sunt măsurate semnalizate şi prelucrate prin intermediul traductorului Tr cuplat icircn sistem pe legătura de reacţie negativă obţinacircndu-se la ieşirea acestuia un semnal de reacţie Xr de aceeaşi natură fizică cu semnalul de intrare icircn sistem Prin intermediul elementului de comparaţie EC semnalul de reacţie Xr de la ieşirea traductorului este comparat cu mărimea de intrare Xi proporţională cu valoarea prescrisă a mărimii de referinţă X0 rezultacircnd la ieşirea comparatorului (de regulă diferenţial aflat icircn construcţia RA pe intrarea cestuia) un semnal de eroare ε = Xi - Xr Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din construcţia regulatorului automat RA şi transformat icircntr-un semnal de comandă Xc (prin circuitul de reacţie care fixează legea de reglare circuit aflat icircn RA) la ieşirea RA Semnalul de comandă Xc acţionează asupra servomotorului elementului de execuţie EE punacircnd icircn mişcare organul de reglare icircn sensul anihilării erorii de funcţionare ε Dacă semnalul de comandă este de natură fizică diferită de semnalul necesar acţionării servomotorului atunci icircntre regulatorul automat RA şi elementul de execuţie EE se cuplează un convertor CONV IP sau PI care realizează conversia semnalului de comandă altfel convertorul poate să lipsească Dar mărimile perturbatoare Xp continuă să-şi exercite influenţa asupra parametrului reglat din instalaţia tehnologică IT ale cărui variaţii sunt percepute şi prelucrate de traductorul Tr (de regulă cuplat local pe IT) şi procesul de reglare se reia (continuă)

8

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 9: Sisteme de Reglare Automată

CAPITOLUL III

6 Semnale utilizate icircn SRA

CLASIFICAREA SEMNALELOR UTILIZATE IcircN SRA

Tipuri de semnale utilizate la studiul SRA

a) Semnal treaptă unitară b) Semnal rampă unitară c) Semnal impuls unitar d) Semnal sinusoidal

9

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 10: Sisteme de Reglare Automată

a) semnal treaptă unitară

b) semnal rampă unitară

10

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 11: Sisteme de Reglare Automată

c) semnal impuls unitar (semnal impuls unitar Dirac)

d) semnal sinusoidal

1 3 4 2

2rsquo 4rsquo 3rsquo 1rsquo

t

u

T2 T

u(t) = Umax sin ωt

Analiza comportării elementelor SRA se studiază icircn funcţie de un semnal de intrare treaptă unitară

11

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 12: Sisteme de Reglare Automată

7 Regimuri de funcţionare ale unui SRA

71 REGIMUL STAŢIONAR Este un regim de echilibru static cacircnd mărimile de intrare şi de ieşire sunt constante icircn timp se mai numeşte şi regim static

Un element al sistemului este descris prin relaţia de interdependenţă dintre mărimea de ieşire şi mărimea de intrare a acestuia

Reprezentarea grafică a dependenţei dintre mărimea de ieşire Xe şi mărimea de intrare Xi a unui element al SRA icircn regim static se numeşte cacteristică statică a elementului

Caracteristicile statice pot fi liniară - descrisă de ecuaţia Xe = K Xi

- K este factorul de amplificare al elementului SRA K = Xe Xi neliniară - pot fi liniarizabile pe zona de funcţionare a elementului SRA

Reprezentarea grafică a caracteristicilor statice

caracteristică liniară caracteristică neliniară

Mai multe elemente conectate icircn serie (cascadă) pot fi icircnlocuite printr-un element echivalent care are factorul de amplificare echivalent K egal cu produsul factorilor de amplificare ai elementelor conectate icircn serie

12

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 13: Sisteme de Reglare Automată

Caracteristica statică a unui SRA

In regim staţionar Xe = f ( Xi )

Dacă toate elementele sistemului sunt liniare atunci şi caracteristica statică a sistemului este liniarăSistemul SRA este descris de ecuaţia

unde Ko = factorul global de amplificare al sistemului

13

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 14: Sisteme de Reglare Automată

72 REGIMUL TRANZITORIU (DINAMIC)

Caracteristica dinamică a elementelor SRA

In regim dinamic elementele SRA sunt descrise de ecuaţii care exprimă dependenţa dintre mărimile de ieşire şi intrare variabile icircn timp Xe(t) Xi(t)a convenit icircn practică să se stabilească variaţia mărimii de ieşire icircn regim dinamic pentru o mărime de intrare variabilă sub formă de treaptă unitară O astfel de caracteristică dinamică este numită răspuns la semnal treaptă sau răspunsul indicial Comportarea dinamică a elementelor SRA are loc după anumite legi ca

- proporţionale - integratoare - derivative

- combinaţii ale acestora

Elementul proporţional

- este descris de legea Xe(t) = K Xi (t) - grafic - răspunsul indicial

14

K = - icircn regim staţionar

Xe = f ( Xi )

(33) K2

X3X2

X1 X3

Xe(t)

Xi(t)

t

t

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 15: Sisteme de Reglare Automată

Elementul integrator

- este caracterizat de legea

- grafic - răspunsul indicial

Elementul derivativ

Mărimea de ieşire a unui element derivativ este proporţională cu viteza de variaţie a mărimii de intrare după legea

Caracteristica dinamică a unui SRA

Comportarea dinamică a unui SRA este apreciată icircn funcţie de răspunsul său indicial Xe(t) = f(Xi(t)) Comportarea dinamică a unui SRA depinde de comportarea dinamică a elementelor de automatizare din componenţa SRA

grafic

15

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 16: Sisteme de Reglare Automată

Răspunsul indicial al SRA reprezintă variaţia mărimii de ieşire a SRA la o variaţie sub formă de treaptă unitară a mărimii de referinţă (a mărimii de intrare)Mărimea reglată atinge valoarea prescrisă pentru mărimea de referinţă abia la infinit t infin (t tinde la infinit)Cu cacirct constanta de timp To este mai mică cu atacirct mărimea reglată se apropie mai repede de valoarea prescrisă Xo

8 Performanţele unui SRA

Performanţe staţionare şi tranzitorii

Calitatea reglării automate este exprimată prin precizia cu care SRA asigură menţinerea mărimii de referinţă indiferent de acţiunea perturbaţiilor

Variaţia icircn timp a erorii ε(t) la variaţia treaptă a mărimii de referinţă

Ideal este ca la apariţia unei abateri ε sistemul să o icircnlăture instantaneu dar acest lucru nu este posibil datorită icircntacircrzierilor existente icircn sistem

16

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 17: Sisteme de Reglare Automată

Astfel icircntre mărimea reglată Xe(t) şi mărimea de referinţă Xo(t) există o diferenţă numită abatere dinamică ε(t)

variaţia icircn timp a erorilor dinamice ε(t)

- se observă că la t infin eroarea dinamică se anulează şi sistemul intră icircn regim staţionar

- pentru unele SRA ε(t) nu se anulează total existacircnd icircn regim staţionar o abatere permanentă numită eroare staţionară a SRA

81Performanţe staţionare

- icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante - principalul indice de performanţă icircn regim staţionar este eroarea staţionară

Eroarea stationara a SRA

Deoarece icircn regim staţionar mărimile din sistem sunt constante derivatele lor sunt nule şi acest regim se stabileşte teoretic la infinit t infin deci eroarea staţionară este eroarea ε(t) pentru t infin

lim ε(t) = lim Xi (t) ndash lim Xe (t) t yen t yen t yen

atunci eroarea staţionară devine εst = Xi ndash Xest

unde Kr = factorul de amplificare al dispozitivului de prescriere a mărimii de referinţă

17

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 18: Sisteme de Reglare Automată

Eroarea staţionară devine

Eroarea staţionară poate fi modificată prin factorul de amplificare pe cale directă K ce duce la micşorarea erorii

Factorul de amplificare se poate modifica modificacircnd KRA

Dacă SRA conţine pe cale directă un element integrator atunci eroarea staţionară a sistemului este nulă

Pentru ca sistemul să funcţioneze cu eroarea staţionară nulă se utilizează de regulă un SRAde tip PI

Performanţa staţionară impusă unui sistem de reglare este de forma εst = 0 sau prin raportare la valoarea Xest poate fi de forma

18

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 19: Sisteme de Reglare Automată

εst le εstimp [exprimată icircn ]

unde εstimp este valoarea impusă erorii staţionare maxim admisibilă din considerente legate de buna desfăşurare a procesului tehnologicautomatizat

82 PERFORMANŢE TRANZITORII (REGIMUL DINAMIC)

Performanţele sunt apreciate icircn funcţie de eroarea dinamică (abaterea dinamică) ε(t) pe icircntreaga perioadă din momentul apariţiei pacircnă la stabilizare

Sistemele SRA pot fi comparate icircntre ele după precizia reglării icircn regim dinamic deci icircn funcţie de răspunsurile lor la un semnal treaptă unitară (răspunsuri indiciale)

Calitatea reglării poate fi apreciată icircn funcţie de următorii indicatori de performanţă

suprareglajul σ - indică valoarea maximă cu care mărimea reglată depăşeşte mărimea de referinţă Xo = Xest (primul maxim al mărimii reglate) σ = Xemax - Xest

19

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 20: Sisteme de Reglare Automată

La sistemele stabile cu evoluţia regimului tranzitoriu de forma I oscilaţiile sunt amortizate şi suprareglajul este σ ne0 (primul maxim prima depăşire a valorii staţionare) iar la sistemele cu regim tranzitoriu aperiodic de forma II suprareglajul este nul σ = 0

Performanţa impusă suprareglajului are aspectul unei condiţii de limitare de forma σ le σimp [exprimată icircn ]

Valoarea maximă impusă sau maximă admisibilă a suprareglajului σimp depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie depăşirile mari ale valorii staţionare duc la suprasolicitarea instalaţiei şi icircn final la deteriorarea acesteia

timpul de răspuns (reglare) tr ndash este durata regimului tranzitoriu şi reprezintă intervalul de timp dintre momentul inceputului procesului tranzitoriu şi momentul icircn care absolută a diferenţei Xe ndash Xest scade sub o valoare limită fixată

Durata regimului tranzitoriu exprimă timpul icircn care eroarea ε(t) scade sub 5 din valoarea mărimii de referinţă Xo (sau a valorii staţionare Xest)

Xe ndash Xest le plusmn 5 Xest

Pentru asigurarea rapidităţii necesare desfăşurării procesului de reglare pentru timpul de răspuns se impune o performanţă (valoare limită a tr) de forma

tr le trimp

Valoarea maximă impusă timpului de răspuns trimp este valoarea maximă admisibilă şi depinde de tipul instalaţiei tehnologice şi al procesului care se desfăşoară icircn această instalaţie

In unele cazuri se impun şi alte performanţe tranzitorii cum sunt Gradul de amortizare Timpul de creştere Lărgimea de bandă (icircn cazul regimurilor sinusoidale) etc

20

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 21: Sisteme de Reglare Automată

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR IcircN LABORATORUL DE ELECTRONICA

Respectarea normelor de tehnica securităţii muncii contribuie la asigurarea condiţiilor de muncă nornale şi la icircnlăturarea cauzelor care pot provoca accidente de muncă sau icircmbolnăviri profesionale Icircn această direcţie responsabilitatea pe linie tehnică a securităţii muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor revine atacirct celor care organizează controlează şi conduc procesul de muncă cacirct şi celor care lucrează direct icircn producţie

Conducătorul laboratorului trebuie să ia măsuri pentru realizarea următoarelor obiective

bull Să se asigure iluminatul icircncălzirea şi ventilaţia icircn laborator bull Să se asigure expunerea vizuală prin afişe sugestive privitoare atacirct la protecţia muncii cacirct şi la prevenirea şi stingerea incendiilor

21

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 22: Sisteme de Reglare Automată

bull Maşinile şi instalaţiile din laborator să fie echipate cu instrucţiuni de folosire bull Să se asigure legarea la pămacircnt şi la nul a tuturor maşinilor acţionate electric bull Icircn laborator să se găsească la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor bull Să se efectueze instructaje periodice pe linie de protecţie a muncii de prevenire şi stingere a incendiilor bull Icircnainte de icircnceperea orei se va verifica dacă atmosfera nu este icircncărcată cu vapori de benzină sau cu gaze inflamabile bull Dacă s-a utilizat benzină sau alte produse uşor inflamabile pentru spălarea macircinilor acestea trebuie din nou spălate cu apă şi săpun şi şterse cu un prosop bull Machetele sau exponatele trebuie să fie bine fixate icircn suport iar utilizarea lor se va face numai icircn prezenţa inginerului sau laborantului bull Materialele utilizate se vor manevra cu grijă pentru a nu se produce accidente precum răniri ale măinilor răniri ale ochilor insuficienţe respiratorii etc bull Manevrarea instrumentelor a mijloacelor de lucru a machetelor mai grele se va face cu atenţie pentru a evita riscul de lovire

Eleviibull Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului iar icircn timpul pauzelor vor aerisi sala de clasă pentru a păstra un microclimat corespunzător de lucrubull Nu vor folosi icircn joacă instrumentele puse la dispoziţiebull Nu vor introduce obiecte icircn prizele electricebull Vor avea grijă de mobilierul şi mijloacele didactice din dotarea laboratoruluibull Vor efectua lucrările de laborator icircn prezenţa profesorului sau laborantuluibull Vor păstra o atmosferă de lucru icircn timpul orelor icircn linişte şi cu seriozitate

Nerespectarea regulilor mai sus menţionate poate conduce la accidente nedorite de aceea abaterile vor fi sancţionate conform prevederilor legale şi ale regulamentului de ordine interioară

22

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 23: Sisteme de Reglare Automată

Bibliografie

1Dumitrache I sa (1982) Automatizări şi echipamente electronice Bucuresti Editura Didactică si Pedagogică

2Dumitrache I (1980) Tehnica reglării automate Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

3Dumitrache I sa (1993) Automatizări electronice Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

4Gacircrlaşu St şa (1982) Electronică şi automatizări industriale Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

5Hilohi S şa (2004) Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi sisteme de reglare automată Bucuresti Editura Didactică şi Pedagogică

23

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie
Page 24: Sisteme de Reglare Automată

5Ionescu C (1982) Automatizări Bucureşti Editura Didactică si Pedagogică

6Bălăşoiu T şa - Elemente de comandă şi control pentru acţionări şi SRA manual pentru clasele a XI-a şi a XII-a liceu tehnologic specializarea electrotehnică Editura Econimică Preuniversitaria Bucureşti 2002

24

  • CAPITOLUL I
  • 1 Rolul si obiectul unui SRA
  • CAPITOLUL II
  • 3 Schema bloc a unui SRA Mărimi de intrareieşire
    • RA ndash regulator automat
      • CAPITOLUL III
        • b) Semnal rampă unitară
          • 72 regimUL tranzitoriu (DINAMIC)
            • Performanţe staţionare şi tranzitorii
              • Bibliografie