Выходными сигналами

Другой подход к изучению динамических систем основан на исследовании функциональной стороны рассматриваемой системы. Этот подход может диктоваться невозможностью или отсутствием необходимости проникнуть во все тонкости внутренней структуры динамической системы. Поэтому система в этом случае трактуется как некий «черный ящик», обладающий входными и выходными переменными. Между этими переменными «черный ящик» реализует связь, определяемую некоторым оператором. Таким образом, математическая модель при втором подходе определяется пространствами входов и выходов, а также оператором, который осуществляет однозначное преобразование входных переменных в выходные.

Входными и/или выходными переменными в моделях, описывающих потоки сигналов, могут быть переменные quantity. Тогда описание портов может быть следующим:

Для нахождения оптимальной структуры АРЛ и ее конструктивной реализации необходимо установить начальные условия, входные и выходные переменные и ограничения. Начальными условиями являются режимы обработки и варианты технологического процесса, тиражность изделий и условия эксплуатации. Входными переменными—теоретическая производительность и в зависимости от нее число АРЛ, необходимых для выполнения производственной программы, допускаемые числа: потоков р, каруселей т, многоместности z, а также варианты конструктивной реализации роторов, устройств загрузки-выгрузки и системы приводов и управления. Выходными переменными, т. е. частными критериями качества, являются стоимость и коэффициенты готовности отдельных функциональных групп и АРЛ в целом. Ограничениями на область поиска значений управляющих переменных являются предельные числа п оборотов в минуту и q позиций роторов (q = Зч-15).

при расчетах и исследованиях точности процессов, имеющих не только статический, но и динамический характер связей между входными и выходными переменными;

Следующим этапом моделирования является определение типа зависимости между исходными факторами и погрешностями обработки. При выборе формы связи между входными и выходными переменными в первую очередь следует использовать результаты теоретического анализа данного технологического процесса, а также известные функциональные и корреляционные модели, описывающие процессы, аналогичные исследуемой операции. Если теоретически нельзя обосновать тип зависимости, то это можно сделать эмпирически путем построения ряда функций и оценки их адекватности с помощью коэффициента множественной корреляции и множественного корреляционного отношения.

В общем случае построение динамических моделей по данным нормальной эксплуатации заключается в получении записи реализаций случайных функций, характеризующих входные и выходные переменные технологических процессов. По результатам обработки полученных реализаций можно найти оценки основных характеристик, описывающих закономерности изучаемого процесса. Таким образом, задача сводится к.определению оценок оператора технологического процесса, устанавливающего соответствие между входными и выходными переменными.

В этой главе рассматриваются общие теоретические вопросы, связанные с математическим моделированием и расчетом точности технологических процессов со многими входными и выходными переменными. Приведенные ниже методы базируются на анализе 'структурных схем, методах матричной алгебры, теории вероятностей и математической статистики. Обобщение разработанной методики на случаи, когда рассматриваются многооперационные технологические процессы со многими входными и-выходными пере-4 менными, не вызывает принципиальных затруднений. Пользуясь этой методикой, можно перейти от статических моделей к динамическим. Однако этот вопрос требует специального рассмотрения.

При изучении взаимосвязей между входными и выходными переменными технологического процесса требуется найти аналитические выражения, показывающие, как связаны между собой погрешности обработки и определяющие их технологические факторы. *

Запись уравнений, устанавливающих преобразование входных переменных xlt х2,. . .,хп и ylt у2, . . ., у„ в выходные zlf z2, . . ., zm в виде соотношений (9.1), и их дальнейшее использование усложняют математические выкладки и делают более вероятным появление ошибок при решении практических задач. Поэтому от такой записи перейдем к матричной форме, являющейся более удобной и компактной. Применение матричных методов в целом ряде случаев облегчает исследование точности технологических процессов со многими входными и выходными переменными, существенно упрощает и систематизирует операции по преобразованию и решению исходных уравнений, а также сокращает объем записи и делает результаты более обозримыми.

Большие облегчения при анализе и расчете точности обработки дает представление технологических процессов в виде структурных схем, аналогичных тем, которые нашли весьма плодотворное применение в теории автоматического регулирования [62]. Структурные схемы в применении к точности технологических процессов позволяют вскрыть их внутреннюю структуру, что способствует более ясному пониманию физической картины образования производственных погрешностей. На структурной схеме отчетливо видны все взаимосвязи между входными и выходными переменными, легко выявляется математическая сторона преобразования технологических факторов в погрешности обработки.

Для технологических процессов со многими входными и выходными переменными структурные схемы в том виде, в котором они нашли широкое применение в теории автоматического регулирования для одномерных систем, получаются очень сложными. Поэтому при исследовании многомерных технологических процессов целесообразно перейти от обычных, развернутых структурных схем к матричным структурным схемам.

б) Устройство имеет выходные каналы, двоичные сигналы fit /2,.„ ..., fn в которых, называемые выходными сигналами, служат дли воздействия на объект управления. Комбинация значений /1( /2, ..., /„ называется значением выхода.

Зависимость выхода от входа логической схемы выражается условием работы машины, алгебраически или таблицей состояний. Условие работы — это словесное описание работы машины (агрегата, автомата или другого объекта) в форме логических высказываний, соединенных словами И, ИЛИ, НЕ. Например: «Выходной сигнал / на включение есть тогда (/=1), если работает 1-й механизм (х\ — \) И в это время НЕ работает 2-й механизм (х2 = 0), ИЛИ если работает 2-й механизм (х2=1) И НЕ работает 1-й механизм (т. е. короче, когда работает один механизм из двух)». Формула включения — это запись в алгебраическом виде логической функции связи между входными и выходными сигналами ЛС. Например, условие работы, приведенное выше, запишется в следующем виде:

7. Строится функциональная схема системы управления (рис. 5.39). В соответствии с заданной схемой МА (см. рис. 5.38) вне блока управления (изображен штриховой линией) показывается: но два входных ЛЭ (путевые выключатели) на каждый ИМ для получения входных сигналов xi и *,•; по одному выходному ЛЭ на ИМ для управления потоками энергии в соответствии с выходными сигналами f, n fj ', один элемент памяти ЭП, воспринимающий сигналы f,, f- с выхода ЛС и подающий сигналы г, z на вход ЛС. Внутри «черного ящика» ЛС показываются 4 ЛЭ И и производится соединение входов х, г с ЛЭ и выходами f в соответствии с упрощенными формулами табл. 5.5. Например, выход /z соединяется с х\, так как /z = *i, а на выход f -подается сигнал после логиче-

ДАТЧИК - элемент устройства, преобразующий информацию о физической величине в сигнал, удобный для использования и обработки в системах автоматического контроля и управления. Наиболее распространены Д с выходными сигналами электрической природы: напряжение, ток, частотно- и фазомо-дулированные гармонические и импульсные колебания, а также датчики дискретных сигналов.

Если установлена корреляционная связь между физико-химическими свойствами материала и выходными сигналами ВТП, то вихретоковые структуроскопы могут заменить непроизводительные и дорогостоящие металлографические, механические и химические испытания продукции. 'Эт связи проявляются через электрофизические свойства материала, то есть через удельную электрическую проводимость и магнитные характеристики. Электрофизические свойства сталей определяются содержанием углерода, видом и режимом термической обработки, значениями внутренних напряжений, характером механической обработки и другими факторами. Удельная электрическая проводимость и магнитная проницаемость стали тем меньше, чем выше в ней содержание углерода и чем больше углерода при закалке перешло в твердый раствор.

чатые, мембранные, сильфонные). Кроме того, находят применение М., действие к-рых осн. на измерениях изменений физ. св-в разл. в-в под действием давления, с непосредств. отсчётом показаний или их регистрацией. Бесшкальные М. с унифицир. пневматич. или электрич. выходными сигналами используются в системах контроля, автоматич. регулирования и управления разл. технол. процессами.

ничном слое используются две миниатюрные трубки Пито ДПД и ДСД, для измерения температуры — термопара ЦТ. Еще одна термопара ДТП установлена для измерения температуры набегающего потока воздуха. ДПД, ДСД и ДТ сблокированы и укреплены на подвижной штанге, которая может перемещаться в поперечном направлении с помощью сервопривода СП. Необходимая средняя скорость набегающего потока задается скоростью вращения всасывающего вентилятора ВН. Управление СП и ВН осуществляется выходными сигналами ПК.Н1 и ПК.Н2 устройства с помощью регуляторов РСП и РВН соответственно. Выходные сигналы всех термопар поступают на входы релейного коммутатора Р/С, предназначенного для подключения конкретной термопары ко входу термопарного усилителя ТУ. Управление Р/С осуществляется частью выходных двухпозицион-ных сигналов устройства (подшина УР/С). Выходные сигналы ДПД, ДСД и ТУ, а также напряжения питания каждой секции электронагревателя поступают на входы бесконтактного коммутатора БК, предназначенного для подключения любых двух входных сигналов к входам ПНК.1 и ПНК.2. Управление БК осуществляется частью выходных двухпозиционных сигналов устройства (подшина УБК.}.

б) Устройство имеет выходные каналы, двоичные сигналы flt /2,... ..., /п в которых, называемые выходными сигналами, служат для воздействия на объект управления. Комбинация значений /t, /2, ..., fn называется значением выхода.

Если установлена корреляционная связь между физико-химическими свойствами материала и выходными сигналами ВТП, то вихретоковые структуроскопы могут заменить непроизводительные и дорогостоящие металлографические, механические и химические испытания продукции. Эти связи проявляются через электрофизические свойства материала, то есть через удельную электрическую проводимость и магнитные характеристики. Электрофизические свойства сталей определяются содержанием углерода, видом и режимом термической обработки, значениями внутренних напряжений, характером механической обработки и другими факторами. Удельная электрическая проводимость и магнитная проницаемость стали тем меньше, чем выше в ней содержание углерода и чем больше углерода кри закалке перешло в твердый раствор.

Таблица включений. Первый этап синтеза систем управления по пути состоит в установлении функциональной связи между входными и выходными сигналами в виде таблицы включения, в которой аргументами являются сигналы от конечных выключателей и элементов памяти, а функциями — сигналы к движению исполнительных органов и к включению и выключению памяти.

Для механизмов М2 и МЗ сигналы, вызывающие движение поршня, обозначены соответственно через f2 (M2 «вперед»), fz (М2 «назад») и /3 (МЗ «вперед»), fa (МЗ «назад»). Эти сигналы, как и сигналы f1( fт, являются выходными сигналами блока управления (БУ). Входными сигналами для блока управления служат сигналы от конечных выключателей, на которые нажимают штоки поршней в конечных положениях. Сигналы от левых выключателей обозначены через х{, х2, х3, а от правых — через х,\, х2, х3 (когда один выключатель нажат, другой не нажат). Конечные выключатели в системах управления машин-автоматов служат логическими элементами повторения (выключатель нажат — есть сигнал, не нажат — нет сигнала). В рассматриваемой системе выключатель должен преобразовывать перемещение твердого тела в пневматический сигнал, и потому он выполняется как двухпозиционный трехлинейный распределитель (см. рис. 137, г).