자동화 개체 및 해당 특성

자동화 개체(제어 개체) - 별도의 설비, 금속 절삭 기계, 기계, 집합체, 장치, 제어해야 하는 기계 및 장치의 복합물입니다. 그들은 목적, 구조 및 행동 원칙이 매우 다양합니다.

자동화의 대상은 시스템의 성격을 결정하는 자동 시스템의 주요 구성 요소이므로 연구에 특별한주의를 기울입니다. 물체의 복잡성은 주로 지식의 정도와 수행하는 기능의 다양성에 의해 결정됩니다. 개체 연구 결과는 개체의 전체 또는 부분 자동화 가능성 또는 자동화에 필요한 조건의 부재에 관한 명확한 권장 사항 형식으로 제시되어야 합니다.

자동화 개체의 특성

자동 제어 시스템의 설계는 사이트 관계를 설정하기 위한 사이트 조사가 선행되어야 합니다. 일반적으로 이러한 관계는 네 가지 변수 집합으로 나타낼 수 있습니다.

통제된 교란, 컬렉션은 L 차원 벡터 H = h1, h2, h3, ..., hL...을 형성합니다. 여기에는 주조 공장의 원료 품질 지표, 양과 같은 외부 환경에 따라 달라지는 측정 가능한 변수가 포함됩니다. 증기 보일러에서 소비되는 증기의 양, 순간 온수기의 물 흐름, 온실의 공기 온도는 외부 환경 조건 및 공정에 영향을 미치는 요인에 따라 달라집니다. 통제된 교란의 경우 기술적 조건에 제한이 있습니다.

제어되는 기술 프로세스의 지표를 제어량(좌표)이라고 하고, 기술 프로세스의 지표가 제어되는 물리량을 제어 동작(입력량, 좌표)이라고 합니다.

제어 조치, 전체가 n 차원 벡터를 형성합니다. X = x1, x2, x3, ..., xn... 그들은 외부 환경과 독립적이며 기술 프로세스에 가장 큰 영향을 미칩니다. 그들의 도움으로 프로세스 과정이 의도적으로 변경됩니다.

동작을 제어하려면 전기 모터, 전기 히터, 액추에이터, 제어 밸브 위치, 조절기 위치 등의 켜기 및 끄기를 포함합니다.

출력 변수, M 차원 상태 벡터를 형성하는 세트 Y = y1, y2, y3, ..., yМ... 이 변수는 상태를 특성화하고 완제품의 품질 지표를 결정하는 객체의 출력입니다. .

제어되지 않은 방해 영향, 컬렉션이 G 차원 벡터 F = ε1, ε2, ε3, …, εG...를 형성하는 컬렉션입니다. 여기에는 예를 들어 센서 부족과 같은 이유로 측정할 수 없는 외란이 포함됩니다.

쌀. 1.자동화 개체의 입력 및 출력

자동화할 객체의 고려된 관계를 연구하면 정반대의 두 가지 결론에 도달할 수 있습니다. 즉, 객체의 출력 변수와 입력 변수 사이에 엄격한 수학적 종속성이 있거나 이러한 변수 사이에 신뢰할 수 있는 수학으로 표현할 수 있는 종속성이 없습니다. 공식.

기술 프로세스의 자동 제어 이론 및 실제에서 이러한 상황에서 개체의 상태를 설명하는 데 충분한 경험을 얻었습니다. 이 경우 개체는 자동 제어 시스템의 링크 중 하나로 간주됩니다. 출력 변수 y와 객체의 제어 입력 동작 x 사이의 수학적 관계가 알려진 경우 수학적 설명을 기록하는 두 가지 주요 형식이 구별됩니다. 이들은 객체의 정적 특성과 동적 특성입니다.

정적 특성 수학적 또는 그래픽 형식으로 입력에 대한 출력 매개변수의 종속성을 나타냅니다. 이진 관계는 일반적으로 명확한 수학적 설명을 가지고 있습니다. 예를 들어, 주조 재료용 계량 디스펜서의 정적 특성은 h = km 형식입니다(여기서 h는 탄성 요소의 변형 정도, t는 재료의 질량, k는 탄성 요소의 재료 특성에 따라 달라지는 비례 계수).

변수 매개변수가 여러 개인 경우 노모그램을 정적 특성으로 사용할 수 있습니다.

개체의 정적 특성에 따라 자동화 대상의 후속 구성이 결정됩니다. 파운드리의 실제 구현 관점에서 이러한 목표는 세 가지 유형으로 축소될 수 있습니다.

• 객체의 초기 매개변수 안정화;

• 주어진 프로그램에 따라 출력 매개 변수를 변경합니다.

• 프로세스 조건이 변경될 때 일부 출력 매개변수의 품질이 변경됩니다.

그러나 프로세스 과정에 영향을 미치는 수많은 상호 관련된 요소, 제어할 수 없는 요소의 존재 및 프로세스에 대한 지식 부족으로 인해 많은 기술적 개체를 수학적으로 설명할 수 없습니다. 이러한 개체는 자동화의 관점에서 보면 복잡합니다. 복잡성의 정도는 개체의 입력 및 출력 수에 따라 결정됩니다. 이러한 객관적인 어려움은 질량 및 열 전달에 의해 감소된 공정을 연구할 때 발생합니다. 따라서 자동화에는 기술 모드를 최적의 모드에 최대한 접근하여 관리 효율성을 높이는 자동화의 주요 목표에 기여해야 하는 가정 또는 조건이 필요합니다.

복잡한 객체를 연구하기 위해 «블랙 박스»의 형태로 객체를 조건부로 표현하는 기술이 사용됩니다. 동시에 외부 연결만 연구하고 시스템의 아침 구조도 고려하지 않습니다.

개체의 동작은 입력 값의 변경에 대한 출력 값의 응답에 의해 결정됩니다. 이러한 대상을 연구하는 주요 도구는 통계 및 수학적 방법입니다. 방법론적으로 물체에 대한 연구는 다음과 같은 방식으로 수행됩니다. 주요 매개변수가 결정되고, 주요 매개변수의 이산적인 일련의 변경이 설정되고, 물체의 입력 매개변수가 설정된 이산 시리즈 내에서 인위적으로 변경되고, 모든 변경 사항 결과는 기록되고 결과는 통계적으로 처리됩니다.

동적 특성 자동화 대상은 여러 속성에 의해 결정되며, 그 중 일부는 고품질 제어 프로세스에 기여하고 다른 일부는 방해합니다.

자동화 개체의 모든 속성 중에서 다양성에 관계없이 주요하고 가장 특징적인 속성은 용량, 자체 정렬 및 지연 기능입니다.

용량 작업 환경을 축적하여 객체에 저장하는 객체의 능력입니다. 모든 물체에는 출력 저항이 있기 때문에 물질이나 에너지의 축적이 가능합니다.

물체의 용량 측정은 허용된 측정 크기에서 한 단위씩 제어된 값을 변경하기 위해 물체에 공급되어야 하는 물질 또는 에너지의 양을 특성화하는 용량 C의 계수입니다.

여기서 dQ는 물질 또는 에너지의 유입량과 소비량의 차이입니다. ru — 제어 매개변수; t는 시간입니다.

용량 계수의 크기는 제어되는 매개변수의 크기에 따라 다를 수 있습니다.

제어 매개변수의 변화율이 작을수록 물체의 용량 계수는 커집니다. 따라서 용량 계수가 더 큰 객체를 제어하기가 더 쉽습니다.

셀프 레벨링 이것은 제어 장치(조절기)의 개입 없이 외란 후에 새로운 정상 상태로 들어가는 물체의 능력입니다.자기 정렬이 있는 물체를 정적이라고 하며, 이 속성이 없는 것을 중립 또는 비정적이라고 합니다. . 자체 정렬은 물체의 제어 매개변수의 안정화에 기여하고 제어 장치의 작동을 용이하게 합니다.

셀프 레벨링 객체는 다음과 같은 셀프 레벨링 계수(정도)로 특징지어집니다.

셀프 레벨링 계수에 따라 물체의 정적 특성은 다른 형태를 취합니다(그림 2).

서로 다른 셀프 레벨링 계수에서 부하(상대 방해)에 대한 제어 매개변수의 의존성: 1-이상적인 셀프 레벨링; 2 — 정상적인 자체 평탄화; 3 — 셀프 레벨링 부족

종속성 1은 어떤 외란에도 제어된 값이 변경되지 않는 개체를 특징으로 하며 이러한 개체에는 제어 장치가 필요하지 않습니다. 종속성 2는 개체의 정상적인 자체 정렬을 반영하고 종속성 3은 자체 정렬이 없는 개체의 특성을 나타냅니다. 계수 p는 가변적이며 부하가 증가함에 따라 증가하며 대부분의 경우 양수 값을 갖습니다.

지연 — 이것은 불균형의 순간과 대상의 제어된 값의 변화 시작 사이에 경과된 시간입니다. 이것은 저항의 존재와 시스템의 모멘텀 때문입니다.

순수(또는 전송) 및 일시적(또는 용량성)의 두 가지 유형의 지연이 있으며 개체의 총 지연에 추가됩니다.

퓨어 딜레이는 그것이 존재하는 객체에서 동작의 크기와 형태를 바꾸지 않고 입력 동작이 일어나는 시간에 비해 객체 출력의 응답 시간에 변화가 있기 때문에 그 이름이 붙여졌습니다. 최대 부하에서 작동하거나 신호가 고속으로 전파되는 시설은 최소 순 지연을 갖습니다.

일시적인 지연은 물질이나 에너지의 흐름이 물체의 용량 사이의 저항을 극복할 때 발생합니다.커패시터의 수와 전달 저항의 크기에 의해 결정됩니다.

순수하고 일시적인 지연은 제어 품질을 저하시킵니다. 따라서 그들의 가치를 낮추기 위해 노력할 필요가 있습니다. 기여 조치에는 물체에 근접한 측정 및 제어 장치 배치, 저관성 민감 요소 사용, 물체 자체의 구조적 합리화 등이 포함됩니다.

자동화 대상의 가장 중요한 특성 및 속성 분석 결과와 연구 방법을 통해 공식화 할 수 있습니다. 성공적인 자동화의 가능성을 보장하는 여러 요구 사항 및 조건. 주요 내용은 다음과 같습니다.

• 정적 특성의 형태로 제시된 객체 관계의 수학적 설명 수학적으로 설명할 수 없는 복잡한 객체의 경우 — 특정 가정의 도입을 기반으로 객체의 관계를 연구하기 위해 수학적 및 통계적, 표 형식, 공간 및 기타 방법을 사용합니다.

• 객체의 모든 주요 속성(용량, 지연, 자체 평준화)을 고려하여 객체의 과도 프로세스를 연구하기 위한 미분 방정식 또는 그래프의 형태로 객체의 동적 특성 구성

• 센서에 의해 측정된 통합 신호의 형태로 물체의 모든 관심 매개변수의 변화에 ​​대한 정보의 공개를 보장하는 기술적 수단의 물체에서의 사용;

• 물체를 제어하기 위해 제어된 드라이브가 있는 액추에이터 사용;

• 물체의 외부 교란에 대한 신뢰할 수 있는 알려진 변화 한계를 설정합니다.

하위 요구 사항은 다음과 같습니다.

• 제어 작업에 따라 자동화를 위한 경계 조건 결정;

• 들어오는 수량 및 제어 조치에 대한 제한 설정;

• 최적성(효율성)에 대한 기준 계산.

자동화 개체의 예는 주물 공장에서 주물사 준비를 위한 설비입니다.

주물사를 만드는 과정은 초기 구성 요소를 주입하고, 믹서에 공급하고, 완성된 혼합물을 혼합하고 주형 라인에 공급하고, 사용된 혼합물을 처리 및 재생하는 과정으로 구성됩니다.

주물 생산에서 가장 일반적인 모래-점토 혼합물의 출발 물질: 폐기물 혼합물, 신선한 모래(충전제), 점토 또는 벤토나이트(결합제 첨가제), 분쇄 석탄 또는 탄소질 재료(비점착성 첨가제), 내화물 및 특수 첨가제(전분) , 당밀) 및 또한 물.

혼합 공정의 입력 매개변수는 사용된 혼합물, 신선한 모래, 점토 또는 벤토나이트, 갈은 석탄, 전분 또는 기타 첨가제, 물과 같은 지정된 성형 재료의 비용입니다.

초기 매개변수는 건조 및 습윤 강도, 가스 투과성, 압축, 성형성, 유동성, 벌크 밀도 등 성형 혼합물의 필수 기계적 및 기술적 특성이며 실험실 분석에 의해 제어됩니다.

또한 출력 매개 변수에는 활성 및 효과적인 결합제의 함량, 활성탄의 함량, 수분 함량 또는 결합제의 습윤 정도, 미립자 함량 - 수분 흡수 미립자 등 혼합물의 조성도 포함됩니다. 및 혼합물의 입도 조성 또는 섬도 계수.

따라서 공정 제어의 대상은 혼합물의 구성 성분입니다. 실험적으로 결정된 최종 혼합물 성분의 최적 구성을 제공함으로써 혼합물의 기계적 및 기술적 특성의 주어진 수준에서 안정화를 달성할 수 있습니다.

혼합물 준비 시스템이 겪는 교란은 혼합물의 품질을 안정화하는 작업을 크게 복잡하게 만듭니다. 교란의 원인은 재순환 흐름(폐기물의 사용)이 있기 때문입니다. 믹스 준비 시스템에서 가장 큰 문제는 붓는 과정입니다. 액체 금속의 영향으로 주물에 근접하고 고온으로 가열된 혼합물 부분에서 활성 결합제, 석탄 및 전분의 조성과 비활성 성분으로의 전이에 중대한 변화가 발생합니다.

혼합물의 준비는 2개의 연속 공정으로 구성됩니다: 성분의 필요한 구성을 확보하는 혼합물의 투여 또는 혼합 및 균질한 혼합물을 확보하고 필요한 기술적 특성을 부여하는 혼합.

성형 혼합물을 준비하기 위한 현대 기술 프로세스에서는 원료(성형) 재료를 연속적으로 투여하는 방법이 사용되며, 그 임무는 일정한 양의 재료 또는 개별 구성 요소의 유량 편차가 허용되는 것 이상으로 주어지지 않습니다.

다음을 사용하여 제어 개체로 혼합 프로세스를 자동화할 수 있습니다.

• 혼합물을 준비하기 위한 시스템의 합리적인 구성으로 혼합물 구성에 대한 교란의 영향을 배제하거나 줄일 수 있습니다.

• 계량 투약 방법의 사용;

• 공정의 역학(혼합기 관성 및 지연)을 고려하여 다중 구성 요소 투여를 위한 연결된 제어 시스템 생성 및 주요 구성 요소는 유속 및 조성에 상당한 변동이 있는 사용된 혼합물이어야 합니다.

• 준비 중 혼합물의 품질에 대한 자동 제어 및 조절;

• 컴퓨터에서 제어 결과를 처리하여 혼합물의 구성 및 특성을 복잡하게 제어하기 위한 자동 장치 생성;

• 몰드에서 혼합물/금속 비율을 변경할 때 혼합물 레시피를 적시에 변경하고 스트라이크 전 주물의 냉각 시간.