Automatika I.

Tartalom

1. Bevezetés 3
1.1 A társadalmi termelés történelmi fejlődése 3
1.2 Az automatizálás társadalmi vonatkozásai 4
1.3 Az irányítástechnika 6
1.4 Irányítástechnikai alapfogalmak 6
1.5 Az irányítástechnika felosztása 8
1.5.1 Szabályozás és vezérlés 8
1.5.2 A szabályozás és vezérlés összehasonlítása 12
1.5.3 Zavarkompenzáció 13
1.5.4 Az irányítástechnika felosztásának összefoglalása 14
1.5.4.1 A szabályozás felosztása a beállítójel szerint 13
1.5.4.2 A vezérlés felosztása 15
2. Vezérléstechnika 17
2.1 Vezérlési feladatok jellemzése 17
2.2 A vezérlési feladat kitűzése és megfogalmazása 19
2.3 A készülékek kiválasztása és a kapcsolási sorrend terv meghatározása 21
2.4 A hatásvázlat 25
2.5 Áramút-terv 34
2.6 Áramút-terv készítés a hatásvázlat alapján 39
2.7 Kapcsolási terv 43
2.8 Különböző vezérlési példák 44
3. Szabályozástechnikai alapfogalmak 52
3.1 Szabályozási példák 53
3.1.1 Egyenáramú villamos generátor feszültségszabályozása 93
3.1.2 Háromfázisú indukciós motor fordulatszámszabályozása 56
3.1.3 Elgőzölögtető szintszabályozása 58
3.1.4 Másoló marógép előtolásszabályozása 65
3.1.5 Poziciószabályozás = arccos x megoldására 66
3.1.6 Kemence hőfokszabályozása 68
3.1.7 Kemence ejtőkengyeles hőfokszabályozása 69
3.1.8 Villanyvasaló hőfokszabályozása 71
3.2 Az önműködő szabályozások csoportosítása 73
3.3 Szabályozások általános felépítése. A szabályozási kör szervei 79
3.3.1 Érzékelő szervek 81
3.3.2 Alap jelképző szervek 89
3.3.3 Különbségképző szervek 91
3.3.4 Erősítő szervek 100
3.3.5 Jelformáló szervek 100
3.3.6 Beavatkozó szervek 100
3.4 A szabályozásokkal szemben támasztott általános követelmények 101
4. Lineáris rendszerek tárgyalási módszerei 107
4.1 Differenciálegyenlet módszer 107
4.2 Átmeneti függvény, súlyfüggvény 110
4.3 A szabályozás tulajdonságainak vizsgálata a
frekvencia és az operátor (s) tartományában 114
4.3.1 A Fourier integrál 115
4.3.2 A Laplace transzformáció 117
4.3.3 Visszatranszformálás 122
4.3.4 Frekvenciatartomány, amplitudó-fázis jelleggörbe 124
4.3.5 Logaritmikus frekvencia jelleggörbék (Bode diagram) 128
5. Jelátviteli tagok 133
5.1 Az átviteli tagok csoportosítása 134
5.3.2 Jelátviteli tagok kapcsolási módjai 136
5.2.1 Az általános tag átviteli függvénye 136
5.3.2.2 Soros kapcsolás 137
5.2.3 Párhuzamos kapcsolás 139
5.2.4 Visszacsatolás 140
5.3 Jelátviteli tagok jellemző függvényei 142
5.3.1 Arányos (proporcionális) (P) tagok 142
5.3.1.1 Időkésés nélküli arányos tag 142
5.3.1.2 Tárolós (T) tagok 145
5.3.2 Integráló (I) tagok 161
5.3.2.1 Időkésés nélküli integráló (I) tagig 161
5.3.2.2 Egytárolós integráló (IT1) tag 164
5.3.2.3 Kéttárolós integráló (IT2) 167
5.3.3 Differenciáló (D) tagok 159
5.3.3.1 Időkésés nélküli differenciáló (D) tag 170
5.3.3.2 Egytárolós differenciáló (DT1) tag 171
5.3.3.3 Kéttárolós differenciáló (DT2) tag 174
5.3.4 Összetett tagok 175
5.3.4.1 Arányos-integráló (PI) tag 175
5.3.4.2 Arányos-differenciáló (PD) tag 179
5.3.4.3 Arányos-integráló-differenciáló (PID) tag 180
5.3.5 Holtidős tagok 183
5.3.5.1 Holtidős arányos, tároló,nélküli (PH) tag 183
5.3.5.2 Holtidős arányos, egytárolós (PHTl) tag 185
5.3.5.3 Holtidős integráló (HI) tag 137
5.3.5.4 Holtidős differenciáló (HD) tag 137
5.3.6 Visszacsatolások hatása a tagok jelátviteli tulajdonságaira 187
5.3.6.1 Egytárolós arányos tag visszacsatolása késleltetés nélküli arányos taggal 188
5.3.6.2 Kéttárolós arányos tag visszacsatolása késleltetés nélküli arányos taggal 205
5.3.6.3 Tároló nélküli integráló tag visszacsatolása késleltetés nélküli arányos taggal 206
5.3.6.4 Egytárolós arányos tag visszacsatolása differenciáló taggal 206
5.3.6.5 Egytárolós integráló tagnak differenciáló jellegű taggal való visszacsatolása 208
5.3.6.6 Egytárolós arányos tag differenciáló tárolós taggal való visszacsatolása 208
5.3.7 Villamos szabályozási körökben gyakrabban előforduló tagok átviteli függvényeinek meghatározása 211
5.3.7.1 Üresen járó egyenáramú generátor átviteli függvénye 213
5.3.7.2 Az amplidin átviteli függvénye 214
5.3.7.3 Az egyenáramú motor átviteli függvénye 215
5.3.7.4 A gerjesztőfeszültséggel szabályozott egyenáramú motor átviteli függvénye 219
5.3.7.5 Ward-Leonard gépegység átviteli függvénye 221
5.3.7.6 A kétfázisú szervomotor átviteli függvénye 222
5.3.7.7 Egyszerű villamos áramkörök átviteli függvényei 224
6. Szabályozási rendszerek eredő jelátviteli tulajdonságainak meghatározása a tagok dinamikus jelátvitelének ismeretében 230
6.1 Zárt szabályozási körre vonatkozó átviteli függvények 230
6.2 A szabályozások típusszám szerinti csoportosítása 234
6.2.1 A 0 típusu szabályozás 237
6.2.2 Az 1 típusu szabályozás 240
6.2.3 A 2 típusu szabályozás 243
7. Analóg számológépek 247
7.1 Az analóg modellezésről általában 247
7.1.1 Fizikai modell 248
7.1.2 Matematikai modell 248
7.2 Az egyenáramú műveleti erősítő, mint műveleti elem 253
7.1 A műveleti erősítővel szemben támasztott legfontosabb követelmények 254
7.2.2 Alapvető lineáris matematikai műveletek megvalósítása műveleti erősítővel 253
7.2.2.1 Előjelfordítás 256
7.2.2.2 Összegezés 257
7.2.2.3 Integrálás 258
7.2.2.4 Differenciálás 262
7.2.2.5 Egytárolós késleltetés 263
7.3 Függvény generátorok 264
7.3.1 Diódás függvény átalakítók 265
7.3.2 Tipikus nemlineáritások leképzése 270
7.3.2.1 Határolást megvalósító kapcsolás 271
7.3.2.2 Érzéketlenség sáv modellezése 274
7.3.2.3 Hiszterézis vagy "kotyogás" jellegű nemlineáritások leképzése 275
7.3.2.4 Abszolút érték függvény leképzése 276
7.3.3 Egyéb elven működő függvényátalakítók 277
7.3.3.1 Katódsugárcsöves függvénygenerátor (fotoformer) 277
7.3.3.2 Potenciométeres függvénygenerátorok 279
7.4 Szorzó és osztóberendezések 282
7.4.1 Potenciométeres szorzó 282
7.4.2 Függvények összeszorzását végző szervek 285
7.4.2.1 Szervomechanikus szorzó 285
7.4.2.2 Négyzetes szorzó 287
7.4.2.3 Logaritmikus szorzó 288
7.4.2.4 Hali-szorzó 289
7.5 Analóg számológép programozása 291
7.5.1 Lineáris, állandó együtthatójú differenciálegyenlet megoldása 292
7.5.2 Differenciálegyenletrendszerek megoldása 299
7.5.3 Változó együtthatójú differenciálegyenlet megoldása 301
7.5.4 Átviteli függvények leképzése 302
7.5.5 Szabályozási rendszerek vizsgálata analóg számológépen 310
7.6 Amplitúdó- és időléptékezés 319
7.6.1 Amplitudó-léptékezési eljárások 319
7.6.1.1 Normalizált változók módszere 319
7.6.1.2 Dimenziós léptéktényezők 320
7.6.2 Időléptékezés 325
7.6.2.1 Az időléptékezés megvalósítása 326
7.6.3 A változók maximális értékeinek közelítő meghatározása 332
7.6.3.1 Másodrendű állandó együtthatójú differenciálegyenlet változóinak maximális értéke 332
7.6.3.2 Egyenlő együtthatók szabálya 334
Irodalomjegyzék 340

Témakörök