Время срабатывания авр норматив: Как производится проверка АВР: принцип и нормативы

Страница не найдена | Мега.ру

Электролаборатория

Автоматические выключатели (АВ) – это компоненты электросети, которые выполняют функцию коммутации в цепи и

Вентиляция

Библиотека является одним из важных зданий любого города, ведь там собраны сотни и тысячи

Электролаборатория

Отделения почтовой связи относятся к административно-бытовым объектам, электроснабжение которых должно выполняться в строгом соответствии

Электроснабжение

Архивные помещения относятся к категории административных объектов, к которым предъявляются особо жесткие требования безопасности

Электролаборатория

При проведении приёмо-сдаточных работ просто необходимо убедиться, что поступающее в ведомство оборудование находится в

Электролаборатория

Приборы, не прошедшие испытания и поверку, не допускаются к эксплуатации. Это главное правило техники

Страница не найдена | Мега.ру

Электролаборатория

Автоматические выключатели (АВ) – это компоненты электросети, которые выполняют функцию коммутации в цепи и

Вентиляция

Библиотека является одним из важных зданий любого города, ведь там собраны сотни и тысячи

Электролаборатория

Отделения почтовой связи относятся к административно-бытовым объектам, электроснабжение которых должно выполняться в строгом соответствии

Электроснабжение

Архивные помещения относятся к категории административных объектов, к которым предъявляются особо жесткие требования безопасности

Электролаборатория

При проведении приёмо-сдаточных работ просто необходимо убедиться, что поступающее в ведомство оборудование находится в

Электролаборатория

Приборы, не прошедшие испытания и поверку, не допускаются к эксплуатации. Это главное правило техники

Методика проверки устройств автоматического включения резервного питания

Электролаборатория » Услуги электролаборатории » Методики измерений » Методика проверки устройств автоматического включения резервного питания

1. Общие положения

Испытания АВР(автоматического включения резервного питания) проводятся с целью проверки его функционирования как устройства, автоматически при­соединяющего резервный источник питания к потреби­телям I категории при исчезновении напряжения на ши­нах основного, вызванного любой причиной, в том числе короткими замыканиями (КЗ) на этих шинах.

2. Технические мероприятия

Перечень необходимых технических мероприятий оп­ределяет допускающий совместно с производителем работ в соответствии с п.п. 1.4.5; 1.4.6; 1.4.7; 1.4.11 МПБЭЭ, обязательными из которых являются:

— отключение всех отходящих от АВР(автоматического включения резервного питания) линий, питаю­щих потребителей I-й категории;

— отключение от обоих вводов всех отходящих ли­ний, питающих потребителей II-й категории;

3. Нормируемые величины

Испытания АВР(автоматического включения резервного питания) проводятся перед приемкой электро­оборудования в эксплуатацию, после капитальных и те­кущих ремонтов, а также в сроки, установленные графи­ком межремонтных профилактических испытаний

Проверке подлежат напряжение срабатывания и вы­держка времени отключения основного ввода АВР(автоматического включения резервного питания). Вы­держка времени устанавливается такой, чтобы исключить ложные срабатывания АВР(автоматического включения резервного питания) при кратковременных сниже­ниях напряжения на вводах РУ.

Напряжение срабатывания и время срабатывания дол­жны соответствовать данным завода-изготовителя.

Проверка функционирования реле и контакторов про­водится по методике проверки правильности функцио­нирования полностью собранных схем при различных зна­чениях напряжения оперативного тока.

4. Используемые приборы и оборудование

Для испытания АВР(автоматического включения резервного питания) могут быть использованы:

— комбинированный электроизмерительный прибор Ц4113 или аналогичные;

— автотрансформатор (ЛАТР), регулятор напряжения типа РНО;

— электрический секундомер ПВ 53-Л.

5. Проведение испытаний

5.1. Принцип действия АВР(автоматического включения резервного питания)

Принципиальная схема одного из распространенных типов АВР(автоматического включения резервного питания) представлена на рис. 1.

Исходное положение контактов реле и контакторов на схеме соответствует отсутствию напряжения на обоих вводах питающей сети. При подаче напряжения на резер­вный ввод через нормально замкнутые контакты К4, К1, К2, КЗ запитывается обмотка контактора К5, который сво­ими силовыми нормально разомкнутыми контактами фор­мирует цепь питания сборных шин потребителей I кате­гории. Одновременно через контакт К5 включается инди­каторная лампа Е2, свидетельствующая о питании потре­бителей I категории от резервного ввода.

При подаче напряжения на основной ввод (рабочий) реле контроля фаз К1, К2, КЗ своими нормально замкну­тыми контактами К1, К2 и КЗ разрывает цепь питания силового контактора К4, после чего теми же нормально разомкнутыми контактами К2 и КЗ (нормально разомк­нутая контактная группа К1 не задействована) формиру­ется цепь питания обмотки контактора К4.

При этом силовые контакты К5 приходят в свое нор­мально разомкнутое положение, разрывая цепь питания сборных шин потребителей первой категории от резерв­ного ввода, после чего силовые контакты К4 формируют цепь питания сборных шин потребителей первой катего­рии от рабочего ввода.

Контакт К4 формирует цепь питания индикаторной лампы Е1.

При пропадании напряжения на одной, двух или трех фазах рабочего ввода или снижения его ниже допустимых пределов контактами К2 и (или) КЗ реле контроля фаз, разрывается цепь питания обмотки контактора К4.

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная панелей ЗАВР(автоматического включения резервного питания)-100, ЗАВР(автоматического включения резервного питания)-160, ЗАВР(автоматического включения резервного питания)-250, ЗАВР(автоматического включения резервного питания)-400, (линии питания потребителей II категории от обоих вводов не показаны, пунктирными линиями показаны цепи подключения электрического секундомера ПВ53-Л при испытаниях АВР(автоматического включения резервного питания) по п.п. 5.5.1; 5.5.2).

При «пропадании» фазы L1, обмотка контактора К4 обе­сточивается, т. к. она непосредственно подключена к этой фазе через выпрямительное устройство.

При этом нормально замкнутые контакты К1, К2, КЗ реле контроля фаз (достаточно одного из них при пропа­дании напряжения на одной из фаз основного ввода) на­чинают формирование цепи питания обмотки контакто­ра К5.

Окончательное формирование цепи питания этой об­мотки осуществляется нормально замкнутыми контакта­ми К4 после обесточивания обмотки контактора К4, что исключает в данной ситуации замыкание силовых кон­тактов К5, до размыкания силовых контактов К4.

После замыкания силовых контактов К5 питание сбор­ных шин потребителей первой категории осуществляется от резервного ввода.

Нормально разомкнутый контакт К4 разрывает цепь питания индикаторной лампы Е,, а контакт К5 формиру­ет цепи питания индикаторной лампы Е2.

5.2. Порядок проведения испытаний

Исходное состояние схемы: вводные рубильники Q1 и Q2 отключены, автоматический выключатель PQ вклю­чен.

На обоих вводах номинальное напряжение питающей сети.

5.3. Проверка работоспособности

Проверить отсутствие напряжения на шинах потреби­телей I категории (шинах АВР(автоматического включения резервного питания)).

Включить рубильник Q2. Загорание индикаторной лам­пы Е2 свидетельствует о подключении шин АВР(автоматического включения резервного питания) к резерв­ному вводу.

Проверить наличие напряжения на шинах АВР(автоматического включения резервного питания).

Проверить фазировку резервного ввода и шин АВР(автоматического включения резервного питания). Правильность фазировки определяется по отсутствию на­пряжения между одноименными фазами резервного вво­да и шин АВР(автоматического включения резервного питания).

Включить рубильник Q1. Погасание индикаторной лам­пы Е2 и загорание индикаторной лампы Е2 свидетель­ствует о переводе питания шин АВР(автоматического включения резервного питания) с резервного ввода на основной.

В случае несрабатывания контактора К4 проверить на­пряжение питания его обмотки и установить его 110 В реостатом R1.

Проверить наличие напряжения на шинах АВР(автоматического включения резервного питания).

Проверить фазировку основного ввода и шин АВР(автоматического включения резервного питания).

5.4. Проверка напряжения срабатывания

Отключить вводные рубильники Q1 и Q2 в указанной последовательности.

Вынуть плавкую вставку F1, и подключить реле конт­роля этой фазы через ЛАТР (РНО), как показано на фраг­менте схемы АВР(автоматического включения резервного питания) (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент схемы АВР(автоматического включения резервного питания) для включения реле контроля одной фазы через ЛАТР (РНО)

Регулятор напряжения ЛАТР установить в положение, соответствующее выходному напряжению 220 В.

Включить автоматический выключатель QF и рубиль­ники Q1 и (Q2 в указанной последовательности).

Плавно уменьшая напряжение питания К1 зафикси­ровать показания вольтметра, при которых произойдет его срабатывание.

Погасание лампы Е1 и загорание лампы Е2 свидетель­ствует о правильной последовательности функциониро­вания элементов схемы.

В случае, если контактор К4 сработает раньше чем реле контроля фаз К1, то до его срабатывания (К1) переклю­чение шин АВР(автоматического включения резервного питания) на резервный ввод не произойдет, т. к. К1 не сформирует цепь питания контактора К5 своими нормально замкнутыми контактами К1.

Тогда потребители I категории будут обесточены то тех пор, пока напряжение фазы L1, не снизится до напряже­ния срабатывания К1.

В этом случае необходимо увеличить напряжение пи­тания обмотки К4 реостатом К,, но не выше номинально­го (110 В).

Отключить рубильники Q2 и Q1 в указанной последо­вательности

Вставить плавкую вставку F1.

Последовательно подключая аналогичным образом реле контроля оставшихся фаз через ЛАТР (РНО) повторить вышеописанные операции.

Напряжение срабатывания АВР(автоматического включения резервного питания) на каждой фазе долж­но находиться в пределах паспортных данных.

5.5. Проверка времени срабатывания

5.5.1 Проверка времени переключения шин с основного ввода на резервный

Отключить рубильники Q2 и Q1.

Вынуть плавкие вставки F2 и F5 (в фазах L2 основного и резервного вводов).

Собрать схему включения электрического секундоме­ра ПВ53-Л (цепи, изображенные пунктирными линиями на рис. 1).

Клемму «220 В» секундомера подключить к фазе L1, резервного ввода по схеме (1) клеммы «К» и «*» подсое­динить к контактам фазы L2 автоматического выключа­теля QF.

Зашунтировать нормально разомкнутые контакты К2 реле контроля фаз перемычкой.

Это делается для обеспечения работы АВР(автоматического включения резервного питания) при отсут­ствии напряжения фазы L2.

Включить автоматический выключатель QF, рубиль­ники Q2 и Q1. Запуска электрического секундомера не про­исходит, т. к. его измерительный блок зашунтирован кон­тактами автоматического выключателя QF.

Отключить автоматический выключатель QF, что имитирует пропадание напряжения на основном вводе. Про­исходит запуск секундомера.

После замыкания силовых контактов К5 происходит останов секундомера вследствие шунтирования его изме­рительного блока этими контактами в цепи фазы L2. Время с момента исчезновения напряжения основного ввода до переключения шин АВР(автоматического включения резервного питания) на резервный ввод должно соответствовать данным завода-изготовителя.

Следует отметить, что шунтирование секундомера надо осуществлять только обесточенными контактами автома­тического выключателя QF и контактора К5 .

5.5.2 Проверка времени отключения основного ввода

Время переключения шин АВР(автоматического включения резервного питания) с основного на резер­вный ввод характеризует продолжительность отсутствия напряжения на шинах АВР(автоматического включения резервного питания).

Однако часто необходимо знать время отключения ос­новного ввода с момента исчезновения напряжения сети, чтобы при пуско-наладочных работах установить выдер­жку времени срабатывания реле для исключения ложных срабатываний АВР(автоматического включения резервного питания) при кратковременных «провалах» на­пряжения.

Для измерения этого времени необходимо при отклю­ченных рубильниках Q2 и Q1, и вынутых плавких вставках F2 и F5 схеме (2). (Клемму «220 В» подключить к выходу силово­го контакта К4 фазы L1). Остальная часть схемы остается неизменной (можно отсоединить проводники с силового контакта К5 в фазе L2). подать питание на электрический секундомер по

Для исключения повторного запуска секундомера ре­остат R2 отсоединить от N (РЕN) проводника.

Включить автоматический выключатель QF, рубильни­ки Q1 и Q2.

Выключить автоматический выключатель QF. Проис­ходит запуск секундомера.

После размыкания силовых контактов К4 происходит останов секундомера вследствие разрыва его цепи пита­ния.

Суммарное время срабатывания реле контроля фаз и К4 должно соответствовать заводским данным или со­гласованному с энергоснабжающей организацией.

Примечание:

В рассматриваемой принципиальной схеме панелей ЗАВР(автоматического включения резервного питания)-100; 160; 250; 400 используются реле напряжения (К1, К2, КЗ) типа РЭП15-220БУЗ, которые совместно с контакторами КТП601/ЗБУЗ регулировку выдержки времени срабатывания не обеспечивают.

Проверка АВР(автоматического включения резервного питания) по п. 5.5.2 в этих случаях не производится.

6. Безопасные приёмы работ.

Работы по проверке устройств автоматического включения резервного питания выполняется по наряду-допуску или по распоряжению. Вид оформле­ния работ определяет работник, имеющий право выдачи нарядов и распоряжений. К работе допускаются лица из электролаборатории не моложе 18 лет, обученные и аттестованные на знание ПТБ, ПЭЭБ и данной методики, обеспеченные инструментом, индивидуальными защитными средствами, спецодеждой.

Состав бригады должен быть не менее двух человек:

— производитель работ с группой по электробезопасности­ не ниже III;

— член бригады с группой по электробезопасности не ниже III.

Запрещается выполнять работы при высокой влажности, а также в огне-, пожаро- и во взрывоопасных средах и помещениях.

Перед началом измерений необходимо изучить схему включения резервного питания электроустановки и принять меры препятствующие допуску на испытуемый объект лиц, не участвующих в испытаниях, при необходимости выставить наблюдающего.

По результатам измерений составляется протокол установленной формы. Лица, допустившие нарушения ПТБ или ПТЭЭП, а также допустившие искажения достоверности и точности измерений, несут ответственность в соответствии с законодательством и положением о передвижной электролаборатории.

Особенности и конструкция устройства автоматического ввода резерва

На предприятиях часто требуется, чтобы оборудование работало без сбоев и перерывов. Для обеспечения постоянного снабжения электрическим током к устройству подключают резервный источник питания. При подключении второго источника важно, чтобы переключение произошло автоматически, именно в тот момент, когда основного источника будет недостаточно.  Для того, чтобы обеспечить автоматическое переключение используют шкаф АВР.

Что такое шкаф АВР

Шкаф автоматического включения резерва (АВР) – это устройство, которое с помощью специальных контакторов и пускателей производит переключение с одного источника питания на другой.

В комплектацию АВР входит реле контроля фаз, которое отслеживает параметры  электрического тока от источника. В случае несоответствия параметров установленным нормам, они дают команду исполнительному механизму (пускатели и контакторы) для переключения источника питания на аварийный.

Помимо этого в шкафы АВР содержат в себе котроллеры, которые отслеживают параметры, при запуске генератора, другие функции поддерживаются с помощью промежуточных реле.

У некоторых компаний имеются в наличие готовые решения шкафов АВР, однако большинство компаний предпочитают заказывать сборку под конкретные нужды, с соответствующим набором оборудования под конкретные задачи. Перед вводом в работу схема проходит обязательные испытания.

Шкафы автоматического включения резерва позволяют избежать всех недостатков параллельного подключения двух источников питания, притом, что ввод резерва происходит практически мгновенно (0,3-0,7 сек.).

Обычно резервным питанием, в схеме со шкафом АВР устанавливают бензиновые или дизельные генераторы. С ними строится однофазная или трехфазная сеть переменного тока. Такие генераторы, обладая автоматическим запуском, отлично подходят в качестве дублирующего источника питания.

Особенности АВР

АВР предназначаются для работы с двумя, тремя или более источниками питания сети. Возможна автоматическая (чаще используется) и ручная перекоммутация электропитания на один из резервных источников. Использование щитов АВР позволяет повысить надежность всей системы снабжения электричеством, защищая оборудование от перегрузок и остановок.

Шкафы автоматического ввода резерва подразделяют на две основные группы:

• С односторонней работой. В данной схеме делается один рабочий и один резервный источник питания электрической сети.
• С двухсторонней работой. В подобной схеме любой из источников энергии может быть рабочим или дублирующим.

Изготавливаемые шкафы АВР в обязательном порядке отвечают главным требованиям:

• Высокая скорость срабатывания. Включение резерва должно произойти за минимально короткий промежуток времени, после отключения основного источника питания.
• Стабильность работы. Устройство АВР должно сработать вне зависимости от причин, вызвавших отключение основного источника питания.
• Однократность.  Переключение после срабатывания должно произойти однократно.
• Синхронность. Не должно быть не синхронных включений двигателей и перегрузки оборудования.

Шкафы АВР

— высокая надежность, доступные цены

Принцип действия АВР

Данное устройство контролирует минимально и максимально допустимый уровень напряжения, проверяет наличие и чередование фаз. Если напряжение на какой-то фазе падает, меняются частоты или проседает напряжение и их параметры выходят за рамки нормативов цепи питания, то с помощью реле контроля фаз осуществляется размыкание контактов на главном входе и замыкание на входе резервного источника.

Когда параметры тока в основной цепи восстанавливаются, то перезамыкание контактов происходит в обратном направлении. В большинстве схем предусмотрена блокировка от одновременного срабатывания катушек.

АВР, в зависимости от комплектации, могут быть малогабаритными и полногабаритными, двух секционными или трех секционными. Их можно размещать  в специальных, отдельных шкафах, или устанавливать в вводных или распределительных шкафах.

Для того, чтобы устройство соответствовало минимальным требованиям, параметры его пускового органа и прибора выдержки времени выбирают так:

1. Пусковой орган минимального напряжения должен сработать при снижении напряжения, которые могут быть вызваны короткими замыканиями. Такие повреждения отключаются защитой с соответствующей выдержкой времени. После отключения поврежденного элемента напряжение начинает восстанавливаться и происходит самозапуск двигателей.
2. Если при эксплуатации АВР выходят их строя предохранители или появляются другие неисправности, возможны ложные срабатывания в минимальном реле напряжения. Для предотвращения часто используется два реле, которые подключаются на разные трансформаторы напряжения.
3. Включаемый от АВР выключатель, должен иметь соответствующую защиту, которая действует с ускорением. Если при срабатывании АВР аварийный источник питания испытывает перегрузки и не может обеспечить самозапуск двигателей, то автоматически должна отключаться часть нагрузки, например, с помощью минимальной защиты напряжения.

Производство АВР

Наша компания производит шкафы АВР, которые обеспечивают надежное бесперебойное питание оборудование, по заданным параметрам. Наши специалисты помогут разработать схему АВР, адаптированную под Ваш, конкретный случай.

Наличие типовых решений, в нашем ассортименте, позволяет ускорить разработку и монтаж оборудования. Наши щиты АВР имеют следующие технические характеристики:

• номинальный рабочий ток AC-1 – 16… 800A.
• номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp – 6кВ.
• номинальное рабочее напряжение Ue – 220/380 В.
• номинальное рабочее напряжение Ue цепей управления – 220 В.
• рабочая температура – от -5°С до +40°С.
• уровень защиты от влаги и пыли – IP31 и IP65.

Мы гарантируем высокое качество устройств, так как используем для монтажа только лучшее оборудование, а значительный опыт работы в данной сфере позволил нам изучить все особенности и предупреждать типовые ошибки.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА: варианты структурных решений. — Советы на все случаи жизни — Каталог статей

Автоматический ввод резерва (Автоматическое включение резерва, АВР) – один из способов повышения
надежности работы сети электроснабжения. Его реализация заключается в автоматическом подключении
к системе электропитания резервных источников в случае возникновения аварии основных источников
системы электроснабжения.

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся
на три категории:

I категория – потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей,
значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.;

II категория – электроприемники, перерыв в питании которых
может привести к массовому недоотпуску продукции, простою
рабочих, механизмов, промышленного оборудования, остановке
транспорта;

III категория – все остальные потребители электроэнергии.

Кроме неудобства в повседневной жизни, длительный перерыв
в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности
людей, материальному ущербу и другим, не менее серьезным
последствиям.

Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников
одновременно. Для потребителей I категории так и делают, а иногда в качестве
резерва используют дизель-генераторные установки. Однако подобная схема имеет ряд недостатков:

• электрический ток короткого замыкания при такой схеме гораздо выше, чем при раздельном питании потребителей;
• в питающих трансформаторах потери электроэнергии выше;
• защита сложнее, чем при раздельном питании;
• необходимость учета перетоков;
• в отдельных случаях – невозможность реализации схемы по
  причине неосуществимости параллельной работы источников питания из-за ранее установленного оборудования.

Сегодня ситуация несколько упростилась, т.к. локальных ответственных потребителей можно обеспечить бесперебойным
питанием при помощи источников бесперебойного питания, что
позволяет увеличить допустимое время переключения на резервную линию. Но это проблему полностью не решает.

В связи с этим возникает необходимость в раздельном электроснабжении и быстром восстановлении электропитания
потребителей. Решение этой задачи и выполняет АВР. АВР может
подключить отдельный источник электроэнергии или включить силовой коммутирующий элемент, разделяющий линии питания,
при этом перерыв питания может составлять всего 0,3 … 0,8 секунд (время срабатывания выключателя). Но реально время переключения может составить несколько десятков секунд.

При проектировании схемы АВР, допускающей включение секционного выключателя, важно учитывать пропускную
способность питающего трансформатора и мощность источника энергии,
питающих параллельную систему. Без учета этих параметров может получиться так, что переключение на питание от
параллельной системы выведет из строя и резервную линию, так как источник питания не сможет справиться с
суммарной нагрузкой обеих систем. В случае, если невозможно подобрать такой источник питания, обычно предусматривают
такую логику защиты, которая
отключит наименее важных потребителей тока обеих систем.

АВР разделяют на:

• АВР одностороннего действия. В таких схемах присутствует
  одна рабочая секция питающей сети, и одна резервная. В случае потери питания рабочей секции АВР подключит резервную
  секцию.
• АВР двухстороннего действия. В этой схеме любая из двух
  линий может быть как рабочей, так и резервной.

Общие требования к АВР

• АВР должно срабатывать за минимально возможное время
  после отключения рабочего источника энергии;
• АВР должно срабатывать всегда, независимо от причины исчезновения напряжения на шинах потребителей;
• АВР должно срабатывать только однократно.

Принцип действия АВР

В качестве измерительного органа для АВР служат реле минимального напряжения, реле контроля фаз или другой прибор
контроля качества питающего напряжения, подключенные к защищаемым участкам. В случае снижения напряжения на
защищаемом участке электрической сети реле дает сигнал в схему АВР.
Однако условие отсутствия напряжения не является достаточным
для того, чтобы устройство АВР начало свою работу. Как правило,
должен быть удовлетворен еще ряд условий:

• На защищаемом участке должно отсутствовать неустраненное короткое замыкание. Так как понижение напряжения может
  быть связано с коротким замыканием, включение дополнительных источников питания в эту цепь нецелесообразно и
  недопустимо.
• Вводной выключатель должен быть включен. Это условие
  проверяется, чтобы АВР не сработало, когда напряжение исчезло
  из-за того, что вводной выключатель был отключен намеренно.
• На участке, от которого предполагается получать питание
  после действия АВР, должно присутствовать напряжение. Если
  обе питающие линии находятся не под напряжением, то переключение не имеет смысла.

После проверки выполнения всех этих условий логическая
часть АВР дает сигнал на отключение вводного выключателя
обесточенной части электрической сети и на включение межлинейного (или секционного) выключателя. Межлинейный
выключатель включается после того, как вводной выключатель отключился.

Устройства АВР обеспечивают контроль параметров напряжения на вводах по величине (минимально и максимально
допустимые значения), по исчезновению хотя бы одной из фаз питающего напряжения и по чередованию фаз.

Устройства обеспечивают электрическую блокировку одновременного включения автоматических выключателей на вводах
при работе на один фидер; блокировку включения секционного
автомата в схемах с секционированием. При необходимости устройства АВР могут комплектоваться механической блокировкой.

Устройства АВР могут размещаться в отдельных малогабаритных шкафах, полногабаритных шкафах, 2- и 3-секционных шкафах
(в зависимости от мощности энергопотребления), а также в шкафах вводных, вводно-учетных и распределительных.

Для реализации схем АВР в качестве силовых элементов
удобно применять аппараты ТМ IEK:

• силовые контакторы (в одиночном и реверсивном исполнении) на коммутируемый ток до 800А;
• автоматические выключатели серии ВА88, которые могут комплектоваться дополнительными устройствами (минимальный
  или независимый расцепитель, различные дополнительные контакты) и электроприводами;
• автоматические выключатели ВА07, на базе которых существует вариант решения полностью законченной секционной
  ячейки с механической блокировкой включения.

Таблица 1. Варианты примерных структурных решений реализации АВР

Источник бесперебойного питания CyberPower CP1300EPFCLCD

С продукцией компании CyberPower мы уже имели дело — например, в обзоре ИБП из серии Professional Tower. Продолжим знакомство, на этот раз с представителем другой серии источников бесперебойного питания с названием PFC Sinewave. Эта серия уже достаточно давно представлена на рынке, но в нашу лабораторию ИБП из нее пока не попадали.

Для всей серии заявлено:

• наличие чистого синусоидального напряжения на выходе,
• совместимость с нагрузками, источники питания которых имеют активную коррекцию фактора мощности (Active PFC), (Эти две характеристики и легли в основу названия серии)
• применение энергосберегающей технологии GreenPower UPS™.

В настоящее время в нее входят три модели, отличающиеся в основном выходной мощностью: CP900EPFCLCD, CP1300EPFCLCD и CP1500EPFCLCD, цифры в обозначении соответствуют максимально допустимой мощности нагрузки в вольт-амперах. Разные у них и аккумуляторные батареи, соответственно время работы одной и той же нагрузки от батарей будет разным. Кроме того, в обеих старших моделях есть два USB-порта для зарядки мобильных устройств с пятивольтовым питанием, которые в младшей отсутствуют.

Мы рассмотрим среднюю по мощности модель CP1300EPFCLCD, но сначала немного об информационной поддержке: на момент написания обзора русскоязычный сайт компании находился на переработке и не был доступен, поэтому мы пользовались сами и привели ссылку на глобальный ресурс производителя.

Внешний вид, управление

ИБП имеют корпуса башенного типа, позволяющие сократить занимаемое место. Все внешние крышки пластиковые, что здорово уменьшает общий вес конструкции. Жаль только, что в оформлении немало гляцевых частей, а шагрень, имеющаяся на части верхней и на боковых поверхностях, слишком мелкая, и потому корпус очень быстро покрывается заметными отпечатками рук.

Из обозначения моделей понятно, что они оснащены ЖК-индикатором. Его подсветка лунно-белого цвета, она может гореть постоянно или автоматически выключаться через определенный промежуток времени. Символы на индикаторе яркие, крупные и хорошо читаемые, часть из них индицирует какие-либо состояния (перегрузка, работа от батареи или с AVR), есть и две шкалы, показывающие уровни нагрузки и заряда батареи.

Нижнюю часть индикатора занимают три цифровых знакоместа, на которых отображаются текущие параметры, выбираемые одной из трех управляющих кнопок Display. Можно вывести:

Выводится само значение, а слева и справа появляются символы, отображающие название параметра (на английском) и единицу измерения.

В целом всё весьма информативно, надо лишь учитывать, что это всё же индикатор, а не лабораторный измеритель, отображаемым им значениям мощности, частоты и т.д. верить можно, но не забывая о возможной погрешности. Хотя надо сказать, что в данном случае она не так уж и велика: по напряжению значения нашего измерителя и индикатора отличались примерно на 1–1,5%, по активной мощности немного больше — на 2-3%. «Предсказание» времени работы от батарей тоже вполне вменяемое, отображаемое индикатором значение хоть и не абсолючно точное, но вполне пригодное для оценки. Лишь показания полной мощности в В·А порой могут хромать.

Помимо упомянутой кнопки, ниже индикатора есть еще Control (запускает цикл самотестирования) и Silence Alarm (включает/выключает звуковой сигнал). Комбинации двух одновременно нажимаемых кнопок, а также нажатия на них с определенной продолжительностью реализуют и другие функции управления, перечисленные в прилагаемой листовке на русском языке.

Еще ниже в небольшом углублении расположены два порта USB для питания и зарядки пятивольтовых устройств.

Конечно, есть и кнопка для включения-выключения (с белой подсветкой), которая находится над индикатором, в самой верхней части лицевой панели.

Больше половины площади задней панели занимают шесть розеток типа Schuko (с двумя боковыми плоскими контактами защитного заземления), размещенные в два ряда с поворотом контактов на 90°, чтобы можно было использовать Г-образные вилки. Причем все эти розетки задействованы в системе бесперебойного питания, то есть к ним не рекомендуется подключать нагрузки большой мощности или с большими пусковыми токами вроде лазерных принтеров. Отдельных розеток, предназначенных для подобной техники, в доставшемся нам экземпляре нет, хотя в интернете встречаются описания ИБП данной модели, у которых половина розеток подключена только к цепям фильтрации (с пометкой «Surge»), а другая половина — еще и к инвертору («Battery+Surge»).

В самой нижней части находится штыревой разъем IEC C14 для подключения к внешней сети переменного тока, а также шток входного предохранителя.

Вверху расположены слаботочные коннекторы: USB (тип B) и RS-232 для подключения к компьютеру с целью мониторинга и управления, а также два комбинированных гнезда RJ11/RJ45 (вход и выход) для защиты линии связи, телефонной или LAN. Последовательного порта в младшей модели серии нет.

На боковых поверхностях корпуса есть по три небольших вентиляционных решетки — внизу, вверху и сзади.

Характеристики, комплектация

Заявленные производителем характеристики приведены в таблице.

Согласно инструкции, в комплекте, кроме самого ИБП, должны быть:

• кабели: телефонный и USB (нам достался без ферритовых колец),
• печатные инструкции — два кратких руководства: пользователя (лист А3) и по установке функций (А4),
• компакт-диск с ПО мониторинга и управления.

В полученной нами упаковке были еще два кабеля питания с сечением проводов 1 мм² (т.е. вполне достаточным для нагрузок из заявленного диапазона) и гарантийный талон, в котором обозначены условия гарантии, включая сроки: 24 месяца на сам ИБП и 12 месяцев на комплектные аккумуляторы.

Кабель последовательного порта RS-232 при необходимости надо будет приобретать самостоятельно, но это не слишком большая беда: компьютеры с таким портом сейчас надо еще поискать. Нужно только помнить, что использовать оба порта одновременно — например, для обмена с двумя компьютерами — не получится, об этом есть предупреждение в инструкции.

Упакован ИБП в коробку из обычного картона с монохромными схематичными изображениями самого устройства и поясняющими надписями на русском языке. Коробка одинаковая для двух старших моделей.

Программное обеспечение мониторинга и управления PowerPanel® Personal Edition (PPPE)

На комплектном диске ПО предоставлено в двух версиях: для операционных систем MS Windows и Linux. Мы опробовали первую из них, которая имела номер 1.4.3.

Для обеих версий есть руководства пользователя, для Windows в виде pdf-файла на английском языке. В нем говорится лишь о версиях ОС до 7-й включительно, однако мы опробовали работу на Windows 10, как наиболее актуальной.

Установка происходит быстро и не вызывает затруднений (но следует помнить общее правило для USB-устройств: сначала инсталлируем ПО, затем соединяем кабелем устройство и компьютер).

Интерфейс программы полностью русифицирован, имеется и справка на русском языке.

Первый раздел «Монитор» имеет две страницы. «Текущее состояние» во многом повторяет информацию, отображаемую на ЖК-панели ИБП:

«Сводка» позволяет посмотреть события, происходившие с питанием за выбираемый период — 1, 4, 12 или 24 недели.

Надо только учитывать, что эта сводка и счетчик событий, отображаемый на ЖК-экране, не связаны однозначно: если утилита PPPE не запущена, а какие-то события с питающей сетью происходили, то они будут учтены только встроенным в ИБП счетчиком. Сброс этого счетчика не влияет на сводку PPPE.

Раздел «Настроить» содержит разного рода установки и настройки.

Имеющиеся в разделе страницы позволяют:

• задать расписание включения-выключения питания нагрузки с разными временными интервалами по дням недели,
• включать или отключать звуковые уведомления (как для самого ИБП, так и для программы PPPE),
• настроить время работы от батарей, причем одним из двух способов, показанных на скриншоте:

  Сделав какой-то выбор в этой настройке, не забывайте о нем, чтобы не гадать: почему в случае проблем с питанием ваш компьютер выключается гораздо раньше, чем сам ИБП. Правда, перед выключением компьютера выдается соответствующее сообщение, и грядущее отключение можно отменить (если, конечно, вовремя отреагировать на происходящее).

• задать нижнюю (от 170 до 180 В) и верхнюю (от 260 до 270 В) границы входного напряжения, после которых ИБП будет переходить на работу от батарей; другой способ уменьшить количество переключений на работу от батарей при некачественной питающей сети с частыми скачками и/или провалами — задать чувствительность: низкую (170–270 В), среднюю (175–265 В) или высокую (180–260 В),
• запустить цикл самотестирования.

Панель управления ИБП также позволяет управлять многими из перечисленных настроек, но не всеми. Зато кнопками можно, например, осуществить сброс установок («обнуление режимов» одновременным нажатием Display и Control в течение 3 секунд), включая встроенный счетчик событий Event, чего нельзя сделать удаленно.

Внутреннее устройство

Аккумуляторная батарея

Проще всего добраться до встроенных аккумуляторов: надо лишь удалить два самореза на нижней грани лицевой панели, сдвинуть ее вниз, чтобы освободить фиксаторы, и снять. Правда, отложить ее в сторону помешают провода, идущие от панели управления, но они снабжены разъемами.

В рассматриваемой нами модели применена батарея, обозначаемая производителем ИБП как RBP0124 и состоящая из двух свинцово-кислотных аккумуляторов CPS7-12 (7 А·ч, 12 В) производства B.B.Battery. Правда, искать на сайте этой компании аккумуляторы c таким обозначением бесполезно — они поставляются только для CyberPower.

Аккумуляторы в батарее соединены последовательно, то есть входное напряжение инвертора составляет 24 вольта. Решение для ИБП подобной мощности вполне понятное — при 12 В попросту удвоились бы токи, потребляемые от АКБ инвертором при отсутствии внешней питающей сети (а они и без того могут достигать нескольких десятков ампер), однако есть «подводный камень», связанный с неизбежным отличием параметров отдельных аккумуляторов, объединенных в такую батарею. Так, их внутреннее сопротивление хоть немного, но отличается, в результате чего возникает дисбаланс процессов заряда, который со временем будет только нарастать, сокращая срок службы АКБ.

Конечно, известны схемы балансиров, но для подобных батарей их применение нельзя назвать экономически целесообразным. Остается надеяться, что «спецбатарея для CyberPower» — это не просто пара аккумуляторов со специфической маркировкой, а подборка с максимально близкими исходными параметрами для уменьшения описанного выше эффекта.

Заряд происходит, когда ИБП подключен к сети переменного тока, даже если он не включен кнопкой Power.

Максимальный ток заряда составляет 0,6 А согласно спецификации. Наш замер показал, что ток в самом начале может быть и 0,65–0,66 А, затем довольно быстро уменьшается и надолго стабилизируется на уровне 0,45–0,55 А. Ближе к окончанию процесса ток начинает медленно снижаться и в конце концов фиксируется на поддерживающем уровне около 20 мА, призванном компенсировать процесс саморазряда.

CPS7-12 по спецификации, предоставленной нам представительством CyberPower, допускают заряд токами до 1,8 А, однако безопасным для аккумуляторов подобного типа считается зарядный ток порядка 0,1С, то есть как раз около 0,7 А. Нагрев аккумуляторов в таких условиях практически отсутствует, что подтвердили и наши наблюдения. Однако время заряда получается большим, ниже мы еще вернемся к этому вопросу.

Для тех, кто заинтересуется другими моделями серии, сообщим: в CP900EPFCLCD используется один аккумулятор на 9 А·ч, в CP1500EPFCLCD — два на 8,5 А·ч.

Электроника

Вся электронная начинка сосредоточена в задней половине корпуса. Внизу бросается в глаза мощный и тяжелый трансформатор системы AVR. Над ним горизонтально закреплен вентилятор 80×80×15, поток воздуха от которого направлен вверх; работает он тихо и только при срабатывании AVR или при переходе на питание от батарей.

Выше вертикально закреплена основная плата с компонентами инвертора и управляющими цепями. В ее верхней части находятся три алюминиевых ребристых радиатора с мощными МОП-транзисторами IRF3205, рассчитанными на длительную работу с токами до 80–110 А (в зависимости от эффективности охлаждения и соответственно температуры), четыре на верхнем радиаторе и по два на обоих нижних.

Управление основано на микропроцессоре STM32F102C8T6 (его корпус сверху заклеен бумажной этикеткой).

В нижней части платы находятся реле системы AVR и компоненты защиты входных и выходных силовых цепей (варисторы, LC-фильтр). Толстые провода, соединяющие плату с входным и выходными разъемами, оснащены большими ферритовыми кольцами. Входная цепь защищена автоматическим предохранителем на 10 А, шток которого выведен наружу.

Еще одна плата, совсем маленькая, содержит компоненты защиты слаботочных цепей, на ней же распаяны и разъемы RJ11/RJ45. Она закреплена на задней стенке и с остальной частью ИБП соединена только проводом PE (защитного заземления).

Плата с кнопками, индикатором и разъемами USB находится на внутренней поверхности лицевой панели, она почти целиком закрыта пластиковой крышкой.

«Путевые заметки»

Теперь о наблюдениях, сделанных нами во время работы.

Звуки и индикация

Звуковые сигналы отключаются не полностью: так, при включении непременно будет громкий сигнал (длинный плюс короткий, в руководстве говорится только об одном коротком), при выключении тоже (длинный и два коротких). Отключить можно лишь сигналы оповещения перехода на AVR и батарею, однако эта установка сохраняется после выключения и включения.

А вот выбранный для отображения на цифровой части индикатора параметр после выключения не сохраняется.

При перегрузке подается непрерывный звуковой сигнал, даже если включен режим Mute.

Порой странно ведет себя подсчет уровня заряда, отображаемый на индикаторе. Сам заряд идет, даже когда ИБП выключен, ему достаточно быть подключенным к сети переменного тока. Однако мы сталкивались с ситуацией, когда, например, до выключения кнопкой отображалось 70%, а после включения через несколько минут уже 100%, хотя заряд, который мы контролировали внешним прибором, продолжался, причем с тем же током, что и до отключения.

И после быстрого разряда на максимальную нагрузку ЖК-индикатор почти сразу может показать заряд батареи в 100%, поэтому в этом плане ориентироваться на его показания и соответствующее значение в программе PPPE нужно с осторожностью.

Заряд батареи

Точное время зарядки АКБ мы не приводим, поскольку оно сильно зависит от режима разряда — малые токи способны сильнее разрядить батарею, соответственно потом потребуется больше времени для заряда, чем при разряде большими токами.

Кроме того, сложно зафиксировать окончание разряда: как уже было сказано, показания ЖК-индикатора для этого не годятся, да и по значениям тока или напряжения судить трудно — эти параметры на последнем этапе заряда меняются очень плавно.

Наши оценочные замеры показали: обозначенное в спецификации время заряда 8 часов можно считать правильным, но только если при работе от батарей нагрузка была близка к максимальной. При средних и малых нагрузках это значение можно смело увеличить в полтора раза, а то и удвоить; иначе говоря, чем больше было время автономной работы, тем больше потом потребуется времени для полного восстановления заряда.

В наших тестах мы попросту оставляли ИБП включенным на ночь, и 15–17 часов (с учетом того, что разряд производился не в последний момент рабочего дня) вполне хватало, а вот 8-9 часов для полного заряда почти всегда было мало.

Шум при работе

Шумит ИБП мало; мы подключили нагрузку 500 Вт и сделали замер в тихом офисном помещении с уровнем фонового шума менее 30 дБА, вся прочая офисная техника, включая кондиционер, была выключена. Расстояние от ИБП до микрофона шумомера было разным: 0,5 м имитирует расположение устройства на столе, 1 м — под столом.

Как видите, в реальном рабочем или жилом помещении шум, создаваемый ИБП в любом режиме, будет маскироваться прочими шумами. Конечно, для спальни в ночное время даже полученные нами значения могут показаться существенными, но, во-первых, это всё же офисное устройство, а во-вторых — шумит-то он не всегда, а лишь в случае каких-то проблем с питанием. Правда, если в вашей сети напряжение стабильно занижено до уровня срабатывания AVR, то и шум будет постоянным, к тому же переходы на AVR/инвертор и обратно сопровождаются еще и щелчками реле, уровни которых выше указанных в таблице.

Отметим, что выключается вентилятор не сразу после восстановления нормального состояния входной сети, а через 2-3 минуты. Причем у него есть две скорости вращения: при срабатывании AVR шум меньше, чем при работе от инвертора.

Нагрев корпуса

Минимальное количество вентиляционных прорезей в корпусе могло бы поставить под сомнение эффективность теплоотвода, но время работы инвертора на больших нагрузках исчисляется минутами, на средних — десятками минут, и ИБП просто не успевает перегреться.

Так, за без малого шесть минут питания нагрузки 500 Вт от батарей и за три с половиной минуты при нагрузке 650 Вт нагрев внешних частей кое-где был, но едва ощутимый. Полчаса работы с AVR на ту же нагрузку также не привели к заметному нагреву. И лишь за две с половиной минуты питания от батарей максимально допустимой нагрузки корпус в некоторых местах всё же нагрелся на более-менее заметные 9–12 градусов; руками такой нагрев ощутить вполне можно, однако лишь как легкий.

Совместимость с нагрузками, БП которых оснащен APFC

Работу с компьютерным блоком питания, имеющим активную коррекцию фактора мощности, мы подробно не опробовали сознательно: невозможно охватить целый спектр различных БП, да еще и в широком диапазоне потребляемых мощностей. Проверка же на каком-то конкретном блоке питания будет частным случаем, который лишь вызовет вопросы «почему выбрали именно эту модель, а не другую?!».

Поэтому ограничились лишь подключением к ИБП компьютера среднего класса, имеющего блок питания be quiet! Straight Power 10 с заявленной мощностью 500 Вт и с APFC. При работе в офисных приложениях он (вместе с монитором) потреблял 140–230 В·А, никаких проблем не наблюдалось.

Напомним: одним из важных условий нормального взаимодействия блока питания, имеющего APFC, с ИБП является запас по мощности для последнего. И серия CyberPower PFC Sinewave предоставляет возможность соответствующего выбора.

Прочие моменты

ИБП поддерживает «холодный старт», то есть может быть включен при отсутствии внешней питающей сети — как с нагрузкой, так и без нее. При этом напряжение на выходе плавно нарастает в течение примерно 100–110 мс.

с нагрузкой 150 Вт

Технология GreenPower для моделей серии хоть и заявлена, но ее особенности не доведены до абсурда — устройства PFC Sinewave не страдают «нелюбовью» к малым нагрузкам: некоторые источники бесперебойного питания разных производителей и моделей автоматически выключаются через небольшой промежуток времени, если подключенная нагрузка потребляет меньше какой-то доли от заявленной максимальной мощности, обычно менее 15–30 Вт. А CP1300EPFCLCD проработал на нагрузку около 10–12 В·А (зарядное устройство с подключенным смартфоном) более получаса.

Кнопку Power для включения/выключения надо держать до тех пор, пока не прозвучат соответствующие сигналы — длинный плюс короткий или два коротких, потом сразу отпустить. Подсветка индикатора при включении появляется не сразу, а с задержкой в пару секунд.

Когда ИБП выключается по исчерпанию заряда батареи, включение после восстановления питающей сети происходит с задержкой около 10 секунд, при этом на индикаторе отсчет «Time to turn on».

Результаты тестирования

Эффективность

Понятие «коэффициент полезного действия (КПД)» для ИБП нигде не определено, поэтому лучше говорить об эффективности, включая в это понятие собственные «потребности» устройства без подключения нагрузки.

Для ее оценки сначала приведем значения параметров потребления от встроенного аккумулятора самим источником бесперебойного питания (включен кнопкой, отключен от внешних нагрузок и сети, индикатор светится):

Немало, но это значение чисто справочное, оно не означает, что эффективность ИБП при малых внешних нагрузках будет очень низкой, потому что есть и дополнительный фактор: КПД инверторов, как правило, зависит от нагрузки, причем он снижается как при максимальной расчетной мощности, так и в режимах, близких к холостому ходу.

Теперь о работе в сети переменного тока — потребляемая источником бесперебойного питания от неё мощность такова:

• при полностью заряженном акк-ре, ИБП выключен:   <10 В·А
• при полностью заряженном акк-ре, ИБП включен без нагрузки:   30 В·А
• при полностью разряженном акк-ре, ИБП включен без нагрузки:   50 В·А

Результаты мы привели с округлением, учитывающим погрешность измерений.

Во всех трех случаях получились близкие значения, но при зарядном токе всего 0,6 А вклад процесса заряда аккумуляторов в общую потребляемую мощность и не должен быть большим, равно как и разница между выключенным и включенным с помощью кнопки ИБП без нагрузки.

Автономная работа

Время работы на нагрузку сначала представим в виде графика:

А теперь точные значения в таблице.

В последнем случае при работе от сети ИБП не индицировал перегрузку, однако при переходе на батарею зазвучал непрерывный сигнал, а по исчерпании заряда отобразилась ошибка F01 — всё это свидетельствует о перегрузке. Тем не менее, минуту автономной работы источник обеспечил.

Стабильность выходного напряжения очень высокая: изменения во время сеанса работы от батареи не превышали 0,5–0,7 В, то есть были на уровне 0,25%.

Частота выходного напряжения не отклонялась от заявленных 50 Гц — во всяком случае, в рамках погрешности наших измерений.

Еще один важный параметр, который практически никогда не находит отражения в спецификации источников бесперебойного питания — уровень искажений синусоидального выходного сигнала. Производители обычно ограничиваются словами «чистый синус», но действительно чистый синус существует только в математике, а реальный сигнал всегда будет иметь какие-то отклонения от идеального.

Дадим немного пояснений.

При оценке степени допустимости отклонений выходного напряжения от чистой синусоидальной формы мы будем ориентироваться на требования ГОСТ 32144-2013, который с 01 июля 2014 года сменил ранее действовавший ГОСТ 13109-97.

Стандарт качества электрической энергии определяет не только предельно допустимый суммарный коэффициент гармонических составляющих, но и максимальные значения для каждой из четных и нечетных гармоник вплоть до 25-й. Причем учтено, что на значительном отрезке времени эти параметры могут увеличиваться — например, при подключении каких-то мощных нелинейных нагрузок, поэтому есть и нормативы для измерений: усреднение делается в интервале 10 минут, но отдельно нормируются значения для 95% и для 100% времени в течение недели. Причем значение для 100% времени в 1,5 раза больше, чем для 95%, то есть всё же допускаются кратковременные увеличения искажений.

Естественно, ни один ИБП рассматриваемых нами классов не проработает от батарей целую неделю, да и появление дополнительных нелинейных нагрузок в таком режиме маловероятно, поэтому мы будем ориентироваться на нормы стандарта для 95% времени и усреднять либо за 10 минут, либо за время работы от батарей, если оно для данной нагрузки меньше 10 минут.

Действующий ГОСТ требует, чтобы суммарный коэффициент гармонических составляющих для сетей в этих условиях не превышал 8%. Есть и подробные таблицы для коэффициентов отдельных гармоник (до 25-й), мы не будем их полностью воспроизводить и лишь скажем вкратце: для любой из четных гармоник значения не должны превышать 2%, для третьей и седьмой — 5%, для пятой — 6%, для прочих — от 0,2 до 3,5%.

Для измерений использовались электроизмерительные клещи АКИП-2303, позволяющие фиксировать и суммарный коэффициент, и отдельные гармоники с достаточной для наших целей точностью.

Наши замеры при работе от батарей на разных нагрузках показали следующее (значения приводим для наиболее значимых составляющих и округляем с учетом погрешности измерений):

Значения для остальных гармоник малы и вполне укладываются в рамки требований стандарта.

Конечно, по форме сигнала не то, что об уровнях отдельных гармоник, но и о суммарном коэффициенте такого порядка судить невозможно; вот осциллограммы выходного напряжения инвертора для трех нагрузок:

нагрузка 150 Вт

нагрузка 500 Вт

нагрузка 650 Вт

На первый взгляд, все сигналы одинаково хорошие. Если присмотреться внимательнее, то может показаться, что самым «плохим» является случай с нагрузкой 150 Вт, однако суммарный коэффициент здесь как раз минимальный, просто состав гармоник разный.

Делаем вывод: с точки зрения требований действующего ГОСТ, источник бесперебойного питания при работе от батарей действительно выдает «чистый» синус, причем во всем допустимом диапазоне нагрузок (хотя искажения и увеличиваются с ростом нагрузки). И даже при перегрузке в 10% форма выходного сигнала почти укладывается в рамки стандарта, только 3-я гармоника немного выше допустимого.

Стандарт определяет и возможные отклонения частоты: ±0,2 Гц, то есть задает допустимый интервал от 49,8 до 50,2 Гц (мы также ориентируемся на значение для 95% от интервала в одну неделю). Как сказано выше, за время работы от батарей наши измерители изменений частоты не зафиксировали.

Для справки: суммарный коэффициент гармонических составляющих в сети переменного тока нашей лаборатории составлял 0,9%, частота 50,0 Гц.

Автоматическая регулировка выходного напряжения

ИБП серии оснащены одноступенчатой системой AVR, которая срабатывает при уменьшении входного напряжения.

Мы использовали автотрансформатор с выходным напряжением до 255 В, поэтому поведение ИБП за этим пределом не исследовалось.

Вновь сначала приведем результат в виде графика (нагрузка 150 Вт, настройки ИБП по умолчанию):

Красной линией отмечена работа от батарей.

И для любителей точных сведений — таблица:

Возможные отклонения выходного напряжения в спецификации оцениваются как ±10%, что соответствует и требованиям ГОСТ 32144-2013. Наши тесты подтвердили заявленное (если быть точным, то получилось до минус 11%), но с одним существенным замечанием: ступень AVR единственная, повышающая, поэтому если у вас напряжение постоянно завышено, причем сильно, то придется либо мириться с излишне высоким напряжением на выходе ИБП в режиме трансляции, либо выбирать другую модель.

В российских сетях напряжение чаще бывает заниженным, а если и завышенным, то слегка, близко к верхней границе допускаемого стандартом диапазона. Тем не менее, в подобных ИБП бывает и несколько ступеней AVR (чаще всего бывает одна понижающая и одна-две повышающих), что может обеспечить меньшие отклонения выходного напряжения, причем в более широком диапазоне состояний на входе, а также отодвинуть переход на батарею в область более низких входных напряжений, однако при прочих равных это не может не сказаться на цене продукта. Есть и еще одно соображение: переход на AVR связан с включением вентилятора, то есть с повышением уровня шума.

Замеченная разница между значениями для перехода в какой-то режим и возвратом из него (эффект носит название «гистерезис») не просто нормальна, а необходима: если бы ее не было, то в случае небольших колебаний входного напряжения вокруг значения переключения ИБП постоянно переходил бы из режима в режим.

Проверили мы и поведение с другой нагрузкой: для 500 Вт значения те же, только возврат с батареи на входную сеть плюс AVR произошел чуть раньше — при 172 В.

Переходные процессы

Процесс перехода на батарею, строго говоря, длится около 15–16 мс.

без нагрузки

нагрузка 150 Вт

нагрузка 500 Вт

Причем ситуация при изменении нагрузки явно меняется, однако время переключения остается практически неизменным.

Как видно на осциллограммах, из этого интервала критическими для чувствительных нагрузок будут скорее 7-8 мс в начале/середине процесса. Однако и это больше заявленных в спецификации для времени переключения 4 мс (кстати, там не расшифровывается: для инвертора или еще и для AVR), хотя даже 16 мс — это вполне средний уровень для линейно-интерактивных ИБП, у которых время переключения может достигать 20 и более миллисекунд.

Смотрим обратный процесс — возврат на питание от сети.

нагрузка 150 Вт

нагрузка 500 Вт

Здесь дело обстоит гораздо лучше: при обеих нагрузках время переключения не больше 2,5 мс, то есть существенно меньше заявленного.

Теперь посмотрим момент срабатывания AVR (нагрузка 150 Вт).

включение повышающей обмотки

отключение повышающей обмотки

Как видите, здесь не всё гладко: реле, переключающее обмотки, имеет дребезг контактов, приводящий к провалам и всплескам на синусоиде в течение 4–8 мс. Однако и это вполне укладывается в типовые рамки источников данного класса, хотя и не вполне соответствует заявленному значению.

Выходы 5 В USB

Без нагрузки на выходах напряжение 5,1 В.

После срабатывания защиты напряжение на выходе восстанавливается автоматически, надо лишь отключить нагрузку и немного подождать.

Оба выхода ведут себя одинаково. По видимой с тыльной стороны лицевой панели части платы, на которой распаяны USB-разъемы, сложно судить, как именно они подключены. Но, похоже, это не просто параллельное соединение: суммарный ток нагрузок обоих выходов для срабатывания защиты может быть немного выше — так, при 1,3 А (0,95 А и 0,35 А) питание на них будет присутствовать сколь угодно долго, но прибавка всего 0,05 А расценивается как перегрузка и приводит к немедленному отключению.

А ведь заявлен максимальный ток 2,1 А. Таким образом, USB-порты — это, пожалуй, единственное серьезное разочарование: к ним удастся подключить далеко не каждый пятивольтовый гаджет, и уж тем более речь сразу о двух мобильных устройствах может идти лишь в редких случаях. Останется лишь надеяться, что встроенная в смартфон или планшет «система распознавания свой-чужой» расценит ИБП именно как «чужое» ЗУ и существенно ограничит зарядный ток, чтобы хоть медленно, но всё же заряжать аккумулятор.

Какой-то индикации срабатывания защиты нет, ориентироваться можно только по поведению подключенного гаджета.

Заметим еще: в исследованном нами диапазоне нагрузок напряжение не выходит за рамки пятипроцентного отклонения, определенного спецификацией USB. Однако очень похоже, что если бы защита не срабатывала так рано, то при дальнейшем увеличении нагрузки выходное напряжение очень скоро стало бы меньше 4,75 В.

Итоги

Впечатление от источника бесперебойного питания CyberPower CP1300EPFCLCD в целом положительное.

Внешне он вполне симпатичен и не кажется сугубо утилитарным устройством. Понравился индикатор, способный с достаточной точностью отображать целый ряд параметров, которые могут быть полезны при эксплуатации. Кнопки также удобные, но для выполнения некоторых операций придется держать под рукой инструкцию со сведениями о комбинациях нажатий (правда, операции эти не относятся к постоянно востребованным).

Наличие пятивольтовых USB-разъемов — хорошая идея, вот только максимальный ток оказался ниже заявленного, однако для многих гаджетов и этого будет достаточно.

Очень разумным представляется оснащение ИБП выходными розетками Schuko, к которым можно подключать самые обычные кабели. Но отсутствие розеток, не задействованных в системе бесперебойного питания, не позволит включать-выключать одновременно с другой компьютерной техникой устройства вроде лазерных принтеров, которые из-за больших пусковых токов или по другим причинам не могут подключаться к «бесперебойным» розеткам (об этом, кстати, сказано и в инструкции).

В работе ИБП показал хорошо себя и по стабильности выходных параметров, и прежде всего — по «чистоте синуса»: параметры выходного напряжения инвертора с запасом укладываются в рамки ГОСТ во всём заявленном диапазоне нагрузок. Допускает устройство и работу с некоторой перегрузкой, причем без существенного ухудшения состояния на выходе.

О единственной ступени AVR мы уже говорили; считаем данный факт снижающей конечную цену особенностью, которую нужно учитывать при выборе.

Единственной претензией является время переключения на батарею (именно «на», обратный процесс происходит гораздо быстрее) и длительный дребезг контактов реле при срабатывании AVR. Наши замеры показали превышение этих параметров над заявленной величиной, хотя полученные значения и не выходят за рамки средних для подобных устройств.

Тем не менее, в случаях, когда очень важна именно форма выходного напряжения инвертора, а также отсутствие ограничений по минимальной нагрузке и небольшой уровень шума, модели серии CyberPower PFC Sinewave можно назвать хорошим выбором. В качестве примера можно привести современные отопительные газовые котлы: многие их модели весьма чувствительны к искажениям синуса, в дежурном режиме потребляют очень мало, а дорогие инверторы, предназначенные для их питания, имеют заявленное время переключения «сеть – инвертор» на том же уровне, что получен нами для исследованного ИБП, однако котлы с ними нормально работают. Правда, применение моделей серии для этих целей будет ограничиваться малым временем автономной работы котла, которое способны обеспечить используемые аккумуляторы.

ИБП предоставлен на тест производителем

ВРЕМЕННЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

ГЛАВГОСЭНЕРГОНАДЗОР

ПИСЬМО ОТ 29 АПРЕЛЯ 1997 ГОДА № 42-6-9-ЭТ

О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ

«ВРЕМЕННЫХ УКАЗАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УЗО В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ»

Главгосэнергонадзор России направляет «Временные указания по применению устройств защитного отключения в электроустановках жилых зданий» («Временные указания…»), согласованные с Госстандартом России и утвержденные Главгосэнергонадзором России 17.04.97 со сроком введения — 1 июля 1997 года.

Прошу изучить данный нормативный документ и руководствоваться им в своей практической деятельности по применению УЗО в жилом секторе.

Начальникам ТУ Госэнергонадзора довести содержание «Временных указаний…» до сведения проводных, монтажных и пусконаладочных организаций, расположенных на их территории.

Заместитель начальника Главгосэнергонадзора России

ПРИЛОЖЕНИЕ

к И.П. Главгосэнергонадзора России

от 29.04.97 № 42-6/9 — ЭТ

ВРЕМЕННЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Защита жизни и здоровья людей, их имущества представляет собой задачу первостепенной важности, предопределяющую требования к электроустановкам зданий.

Безопасность при эксплуатации электроустановок и приборов достигается применением комплекса защитных мероприятий, зафиксированных в стандартах РФ на электроустановки зданий.

Одним из способов повышения электробезопасности является применение устройств защитного отключения управляемых дифференциальным током (УЗО-Д)*.

___________________

* УЗО-Д — коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определенных условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов .

УЗО-Д нашли широкое применение в первую очередь в странах — членах МЭК. Так в европейских странах в эксплуатации находится около шестисот миллионов УЗО, установленных в жилых и общественных зданиях. Многолетний опыт эксплуатации УЗО доказал их высокую эффективность как средства защиты от токов повреждений.

Наибольший эффект от применения УЗО достигается при его использовании в комплексе с другими защитными мерами, однако в ряде случаев (например, недействующих объектов), когда проведение всего комплекса мероприятий по обеспечению электробезопасности растягивается на длительный период, установка УЗО значительно повышает уровень электробезопасности.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие указания распространяются на применение устройств защитного отключения (далее по тексту — УЗО), управляемых дифференциальным током, в жилых зданиях, для общественных зданий данные указания используются применительно.

Целью разработки настоящих указаний является упорядочение вопросов применения УЗО в строящихся и реконструируемых жилых зданиях.

Указания соответствуют следующим действующим нормативным документам:

— ГОСТу Р 50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92) «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током»;

— ГОСТу Р 50571.8-94 (МЭК 364-4-47-81) «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Общие требования по применению мер защиты для обеспечения безопасности. Требования по применению мер защиты от поражения электрическим током»;

— ГОСТу Р 50807-94 (МЭК 755-83) «Устройства защитные, управляемые дифференциальным током. Общие требования и методы испытаний»;

— ГОСТу Р 50571.11-96 (МЭК 364-7-701-84) «Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 701. Ванные и душевые помещения».

А также учитывают опыт применения как отечественных, так и импортных указанных устройств.

Указания разработаны ОАО ВНИПИ Тяжпромэлектропроект по заданию и при участии Ассоциации «Росэлектромонтаж».

Указания действуют до выхода новой редакции главы 7.1 ПУЭ и документа взамен ВСН 59-88.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на дифференциальный ток, обладают комплексом защитных функций и в этом смысле не имеют аналогов.

1.2. УЗО обеспечивают высокую степень защиты людей от поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновении, а также УЗО обеспечивают снижение пожарной опасности электроустановок. Следует отметить, что в случае преднамеренного прикосновения к токоведущим частям применение УЗО является единственно возможным способом обеспечения защиты, как и в случае отказа основных видов защиты.

1.3. Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток 300 мА и ниже, должны отвечать требованиям норм пожарной безопасности (НПБ), утверждаемых ГУГПС МВД России в установленном порядке.

1.4. Для защиты от поражения электрическим током УЗО, как правило, должно применяться в отдельных групповых линиях. Допускается присоединение к одному УЗО нескольких групповых линий через отдельные автоматические выключатели (предохранители).

1.5. Суммарная величина тока утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном режиме работы не должна превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных о токах утечки электроприемников ее следует принимать из расчета 0,3 мА на 1А тока нагрузки, а ток утечки сети — из расчета 10 мкА на 1 метр длины разного проводника.

1.6. При выборе уставки УЗО необходимо учитывать, что в соответствии с ГОСТам Р 50807-94 (МЭК 755-83) «Устройства защитные, управляемые дифференциальным током. Общие требования и методы испытаний» значение отключающего дифференциального тока находится в зоне от 0,5 — 1 номинального тока уставки.

1.7. Рекомендуется использовать УЗО, при срабатывании которых происходит отключение всех рабочих проводников, в том числе и нулевого, при этом наличие защиты от сверхтока в нулевом полюсе не требуется.

1.8. Применяемые типы УЗО функционально должны предусматривать возможность проверки их работоспособности, проверка УЗО (тестирование) для жилых объектов должна проводиться не реже одного раза в три месяца, о чем должна быть запись в инструкции по эксплуатации завода — изготовителя.

1.9. Необходимость применения УЗО определяется проектной организацией, исходя из обеспечения безопасности в соответствии с требованиями заказчика и утвержденными в установленном порядке стандартами и нормативными документами.

Применение УЗО должно быть обязательным для групповых линий, питающих штепсельные соединители наружной установки в соответствии с ГОСТом Р 50571.8-94 (МЭК 364-4-47-81) «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Общие требования по применению мер защиты для обеспечения безопасности. Общие требования по применению мер защиты от поражения электрическим током» или для защиты штепсельных розеток ванных и душевых помещений, если они не подсоединяются к индивидуальному разделяющему трансформатору в соответствии с ГОСТом Р 50571.11-96 (МЭК 364-7-701-84) «Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 701. Ванные и душевые помещения».

1.10. Использование УЗО для объектов действующего жилого фонда с двухпроводными сетями, где электроприемники не имеют защитного заземления, является эффективным средством для повышения электробезопасности и пожарной безопасности. Срабатывание УЗО при замыкании на корпус в таких сетях происходит только при появлении дифференциального тока, то есть при непосредственном прикосновении к корпусу (соединении с «землей»). В соответствии с п. 1.7.42 ПУЭ установка УЗО может быть рекомендована как временная мера повышения безопасности до проведения полной реконструкции. Решение об установке УЗО должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние. Пример реализации приведен на рис. 3.

2. ЗАЩИТА ОТ КОСВЕННОГО ПРИКОСНОВЕНИЯ

2.1. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током, наряду с устройствами защиты от сверхтока относятся к основным видам защиты от косвенного прикосновения, обеспечивающим автоматическое отключение питания.

2.2. Защита от сверхтока обеспечивает защиту от косвенного прикосновения путем отключения поврежденного участка цепи при глухом замыкании на корпус. При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника УЗО являются, по сути дела, единственным средством защиты.

2.3. Применение защиты от сверхтока является обязательным для объектов жилого фонда, а применение УЗО — рекомендуемым. УЗО ни в коем случае не может являться единственным видом защиты от косвенного прикосновения.

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМОГО ПРИКОСНОВЕНИЯ

3.1. Основными видами защиты от прямого прикосновения являются изоляции токоведущих частей и мероприятия по предотвращению доступа к ним. Установка УЗО с номинальным током срабатывания до 30 мА считается дополнительной мерой защиты от прямого прикосновения в случае недостаточности или отказа основных видов защиты. То есть применение УЗО не может являться заменой основных видов защиты, а может их дополнять и обеспечивать более высокий уровень защиты при неисправностях основных видов защиты.

3.2. Применение УЗО в электроустановках зданий является единственным способом обеспечения защиты при непосредственном прикосновении к токоведущим частям.

4. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УЗО

4.1. При выборе конкретных типов УЗО необходимо руководствоваться следующим:

— устройства должны быть сертифицированы в России в установленном порядке;

— технические условия должны быть согласованы с Главгосэнергонадзором России и ГУГПС МВД России.

4.2. При установке УЗО последовательно должны выполняться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставку и время срабатывания не менее чем в три раза большую, чем УЗО, расположенное ближе к потребителю.

4.3. В зоне действия УЗО нулевой рабочий проводник не должен иметь соединений с заземленными элементами и нулевым защитным проводником.

4.4. УЗО должно сохранять работоспособность и характеристики при кратковременных (до пяти секунд) провалах напряжения до 50% от номинального. Режим возникает при коротких замыканиях на время срабатывания АВР.

4.5. Во всех случаях применения УЗО должно обеспечивать надежную коммутацию цепей нагрузки с учетом возможных перегрузок.

4.6. По наличию расцепителей УЗО выпускаются как имеющими, так и не имеющими защиту от сверхтока. Преимущественно должны использоваться УЗО, представляющие единый аппарат с автоматическим выключателем, обеспечивающим защиту от сверхтока.

4.7. Использовать УЗО в групповых линиях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппарата, обеспечивающего эту защиту, недопустимо.

4.8. При использовании УЗО, не имеющих максимальных расцепителей, должна быть проведена расчетная проверка УЗО в режимах сверхтока с учетом защитных характеристик аппарата, обеспечивающего максимальную токовую защиту.

4.9. В жилых зданиях не допускается применять УЗО, автоматически отключающие потребителя от сети при исчезновении или недопустимом падении напряжения сети.

4.10. В жилых зданиях, как правило, должны применяться УЗО типа «А», реагирующие не только на переменные, но и на пульсирующие токи повреждений. Источником пульсирующего тока являются, например, стиральные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др. Использование УЗО типа «АС», реагирующих только на переменные токи утечки, допускается в обоснованных случаях.

4.11. УЗО, как правило, следует устанавливать в групповых сетях, питающих штепсельные розетки, установка УЗО в линиях, питающих стационарно установленное оборудование и светильники, а также в общедомовых осветительных сетях, как правило, не требуется.

4.12. УЗО рекомендуется устанавливать на квартирных щитках, допускается их установка на этажных щитках.

4.13. Установка УЗО, действующих на отключение, запрещается для электроприемников, отключение которых может привести к опасным последствиям: созданию непосредственной угрозы для жизни людей, возникновению взрывов и т.п. Установка УЗО на линиях, питающих установки пожарной сигнализации, не допускается.

4.14. Вопрос об ограничениях на использование УЗО по способу действия решается по мере получения опыта эксплуатации жилых зданий и выхода нормативных документов.

4.15. Для сантехкабин, ванных и душевых рекомендуется устанавливать УЗО с величиной тока срабатывания до 10 мА, если на них выделена отдельная линия; в остальных случаях (например, при использовании одной линии для сантехкабины, кухни и коридора) допускается использовать УЗО с номинальным током до 30 мА.

4.16. УЗО должно соответствовать требованиям подключения. Особое внимание следует обращать при использовании проводов и кабелей с алюминиевыми жилами (многие импортные УЗО допускают подключение только медных проводов).

5. УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УЗО ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НОВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

5.1. В соответствии с действующими ПУЭ и решением Главгосэнергонадзора России, утвержденным Минтопэнерго России, в помещениях жилых зданий должны присоединяться к защитным проводникам металлические корпуса электроприемников, относящихся к приборам класса защиты 1, а розеточные сети выполняются соответственно трехпроводными. То есть в жилых зданиях регламентировано применение системы питания TN-C-S.

5.2. На рис. 1 представлена схема электроснабжения муниципальной квартиры с установкой УЗО применительно к системе TN-C-S. Зона действия УЗО должна охватывать возможно большее количество электроприемников и групповых линий с учетом ограничений, изложенных в пп. 1.4, 1.5 ,1.6 и 4.15 настоящих указаний.        

Рис. 1. Пример схемы электроснабжения муниципальной квартиры с системой TN-C-S   

На рис. 1а и 1б представлены схемы электроснабжения квартир повышенной комфортности с установкой УЗО применительно к системе TN-C-S. Объединение нескольких групповых линий следует выполнять с учетом допустимости их одновременного отключения. В предлагаемых схемах необходимо выполнение требований селективности УЗО согласно п. 4.2.

Рис. 1а. Пример схемы электроснабжения квартиры с системой TN-C-S повышенной комфортности

Рис. 1б. Пример схемы электроснабжения квартиры с системой TN-C-S повышенной комфортности с 3-фазным вводом

6. УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УЗО ДЛЯ ОБЪЕКТОВ ИНДИВИДУАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

6.1. К объектам современного индивидуального строительства (коттеджи, дачные и садовые дома и т.п.) должны предъявляться повышенные требования электробезопасности, что связано с их высокой энергонасыщенностью, разветвленностью электрических сетей и спецификой эксплуатации как самих объектов, так и электрооборудования, поскольку в большинстве случаев электрооборудование не закреплено за квалифицированными постоянно действующими службами эксплуатации.

6.2. Рекомендуемая схема электроснабжения индивидуального дома с установкой УЗО применительно к системе TN-C-S представлена на рис. 2.

6.3. При выборе схемы электроснабжения, распределительных щитков и собственно типов УЗО следует обратить особое внимание на необходимость установки ограничителей перенапряжений (ОПН) (грозовых разрядников) при воздушном вводе, а также на диапазон рабочих температур.

Рис. 2. Пример схемы электроснабжения коттеджа с системой ТN-С-S

6.4. Ограничители перенапряжений (грозовые разрядники) следует устанавливать до УЗО.

6.5. Для индивидуальных домов УЗО с номинальным током до 30 мА рекомендуется предусматривать для групповых линий, питающих штепсельные розетки внутри дома, включая подвалы, встроенные и пристроенные гаражи, а также в групповых сетях, питающих ванные комнаты, душевые и сауны. Для устанавливаемых снаружи штепсельных розеток установка УЗО с номинальным током до 30 мА обязательна (рис. 3).

Рис. 3. Пример электроснабжения квартиры при отсутствии РЕ проводника в розеточной сети для существующего жилого фонда с системой TN-C-S

7. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЗО ДЛЯ ОБЪЕКТОВ ЖИЛИЩНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

_________________

* — для неселективных УЗО

Конспект лекций RMP

Конспект лекций RMP

Оценка эффективности отклика

Инженеры и техники должны уметь оценивать эффективность управления.
петли. Необходимы количественные показатели эффективности. Эти меры также могут
использоваться для измерения «хорошего» отклика с целью выбора параметров настройки
контроллеры.

Что такое «хороший ответ»? Ответ, естественно, зависит от функции.
и цели системы. Однако в целом хороший ответ будет отображать
как можно больше из этих характеристик:

1. Ответ имеет постоянный размер и величину
2. Конюшня
3. Быстро
4. Максимальное подавление помех
5. Минимальная задержка
6. Без смещения
7. Ограниченное управляющее воздействие (стоимость манипуляции)
8. «Надежный» — нечувствителен к изменениям процесса и несоответствию модели.

Обычно невозможно удовлетворить все эти пункты одинаково, но
понимание процесса должно помочь вам решить, какие из них будут приоритетными.

Характеристики производительности во временной области

Большинство технических характеристик основаны на слабозатухающем отклике, поскольку
наиболее распространенные процессы, находящиеся под управлением обратной связи, демонстрируют недостаточное демпфирование.

Скорость реакции

Для проверки скорости ответа можно использовать несколько значений.

• Время нарастания (t _r ) Время для процесса до первого пересечения
  это новое значение устойчивого состояния.
• Время до первого пика (t _p ) Время до
  достичь максимального значения.
• Время установления (t _с , a.k.a. Время отклика) Время, необходимое для процесса
  чтобы стать «почти постоянным», то есть время, необходимое для достижения результата
  и оставаться в пределах фиксированного диапазона ошибок относительно устойчивого состояния. Мы будем
  используйте диапазон 5 процентов, хотя иногда 1 и 3 процента также
  использовал. Время установления также можно описать как «время отклика 95%» и т. Д.

Допустимые колебания

Доступны различные меры для определения степени колебаний.

• Коэффициент демпфирования Часто в контроллерах настройки цель
  используется коэффициент демпфирования 0,4.
• Overshoot Доля изменения окончательного установившегося состояния, на которую
  первый пик превышает это изменение. Выражается в виде отношения или процента, учитывая
  к

• Коэффициент затухания Коэффициент, на который уменьшаются колебания
  в течение одного полного цикла, или отношение последовательных высот пиков. А
  Коэффициент затухания «одна четверть» является традиционным стандартом.Соотношение может быть
  рассчитывается из

• Период (T) (или частота (f)) колебаний. Время между последовательными
  пики. Частота обратно пропорциональна периоду. (Обратите внимание, что элемент управления
  для расчетов часто требуется частота в радианах в секунду, а не в Гц.)

Когда система не демпфируется, она колеблется без затухания. Под этими
обстоятельства,

собственная частота системы. Как следствие,

Технические характеристики — Шаговый ответ второго порядка

Если указана конкретная система, многие характеристики
значения спецификации могут быть определены аналитически.

Поскольку большинство технологических систем можно аппроксимировать первым
модель порядка, система с недостаточным демпфированием второго порядка, вероятно, является наиболее
обычно анализируемый ответ с обратной связью. Имея это в виду, рассмотрим
недемпфированная система второго порядка

принудительно входом единичного шага

чтобы получить ответ по времени

Следующие формулы получены для этого случая.
только .

Скорость реакции

Период может быть показан как

Частота

Время нарастания составит около четверти периода, или его можно найти
из

Время установления 1% лимита будет

Допустимое колебание

Для расчета перерегулирования доступны две формулы:

Также доступны варианты определения коэффициента затухания:

Как выброс, так и коэффициент затухания легко измеряются и
рассчитанные по графику выходного отклика, формулы можно использовать с
измеренное значение для определения расчетного значения демпфирования
коэффициент.

Эти выражения полезны, но помните! они применимы только к истинному
ступенчатая характеристика второго порядка с заданными начальными условиями.

Артикулы:

1. Coughanowr, D.R. и Л. Koppel, Анализ технологических систем и
   Контроль , McGraw-Hill, 1965, стр. 88-90.
2. Luyben, W.L., Моделирование процессов, имитация и управление для химической промышленности
   Инженеры (2-е издание), McGraw-Hill, 1990, стр. 226-227.
3. Марлин, Т.E., Управление процессами: проектирование процессов и управления
   Системы для динамических характеристик , McGraw-Hill, 1995, стр. 242-245.
4. Riggs, J.B., Управление химическими процессами (2-е издание),
   Ferret, 2001, стр. 186-189.
5. Smith, C.A. и А. Corripio, Принципы и практика автоматического
   Управление процессом (2-е издание), Джон Вили, 1997, стр. 53-56.

R.M. Цена
Оригинал: 18.11.93
Изменено: 28.02.97, 13.04.98, 26.05.2003, 08.07.2003

Авторские права 1998, 2003 Р.М. Прайс — Все права защищены.

Время отклика системы управления второго порядка

Порядок системы управления определяется степенью « с» в знаменателе ее передаточной функции. Если степень s в знаменателе передаточной функции системы управления равна 2, то система называется системой управления второго порядка . Общее выражение передаточной функции системы управления второго порядка дается как

Здесь ζ и ω _n — коэффициент демпфирования и собственная частота системы, соответственно (мы узнаем об этих двух терминах подробно позже. ).Преобразуя приведенную выше формулу, вывод системы будет иметь следующий вид:

. Используя это в качестве основы, мы проанализируем временную реакцию системы управления вторым порядком. Уилл будет делать это, анализируя переходную характеристику блока системы управления второго порядка в частотной области, прежде чем преобразовывать ее во временную область.

Шаговый ответ системы второго порядка

Если мы рассматриваем функцию единичного шага как вход системы, то выходное уравнение системы может быть переписано как

Используя обратное преобразование Лапласа из приведенного выше уравнения мы получаем

Вышеприведенное выражение вывода c (t) можно переписать как

Ошибка сигнала ответа определяется как e (t) = r (t) — c (t), и, следовательно, .

Из приведенного выше выражения ясно, что ошибка сигнала имеет тип колебаний с экспоненциально затухающей величиной, когда ζ <1. Частота колебания составляет ω _d , а постоянная времени экспоненциального затухания равна 1 / ζω _№ . Где ω _d — это затухающая частота колебаний, а ω _n — собственная частота колебаний. Член ζ сильно влияет на это демпфирование, и поэтому этот термин называется коэффициентом демпфирования.

В зависимости от значения коэффициента демпфирования будет различное поведение выходного сигнала, и давайте рассмотрим каждый из случаев один за другим.
Когда коэффициент демпфирования равен нулю, мы можем переписать приведенное выше выражение выходного сигнала как

Поскольку в этом выражении нет экспоненциального члена, временная характеристика системы управления не демпфируется для входной функции единичного шага с нулевым коэффициентом демпфирования. .
Стр. 137. Рисунок 6.4.3.
Теперь рассмотрим случай, когда коэффициент демпфирования равен единице.

В этом выражении выходного сигнала нет колеблющейся части в субъективной единичной ступенчатой ​​функции. И поэтому этот временной отклик системы управления второго порядка называется критически затухающим.
Теперь мы рассмотрим временную реакцию субъективной ступенчатой ​​входной функции единицы системы управления второго порядка, когда коэффициент демпфирования больше единицы.

Взяв обратное преобразование Лапласа для обеих сторон вышеприведенного уравнения, мы получим

В приведенном выше выражении есть две постоянные времени.

Для значения ζ, которое намного больше единицы, влиянием более быстрой постоянной времени на временную характеристику можно пренебречь, и в конечном итоге выражение временной характеристики будет выглядеть как

рисунок 6 .4 .5 на странице 139

Критическое демпфирование Временной отклик системы управления

Выражение временного отклика системы управления второго порядка, зависящее от функции входного шага агрегата, приведено ниже.

Обратная величина постоянной отрицательной мощности экспоненциального члена в ошибочной части выходного сигнала фактически отвечает за затухание выходного отклика.Здесь в этом уравнении это ζω _n . Обратная величина постоянной отрицательной мощности экспоненциального члена в сигнале ошибки известна как постоянная времени. Мы уже исследовали, что когда значение ζ (также известное как коэффициент затухания) меньше единицы, колебания отклика затухают экспоненциально с постоянной времени 1 / ζω _n . Это называется приглушенным откликом.

С другой стороны. когда ζ больше единицы, отклик единичной ступеньки, подаваемой в систему, не проявляет в ней колеблющейся части.Это называется чрезмерно затухающим откликом. Мы также исследовали ситуацию, когда коэффициент демпфирования равен единице, то есть ζ = 1. В этой ситуации затухание отклика определяется только собственной частотой ω _n . Фактическое затухание в этом состоянии известно как критическое затухание отклика.

Как мы уже видели в соответствующих выражениях временного отклика системы управления с учетом входной ступенчатой ​​функции, колебательная часть присутствует в отклике, когда коэффициент демпфирования (ζ) меньше единицы, и не присутствует в отклике, когда коэффициент демпфирования равен единице.Это означает, что колебательная часть отклика просто исчезает, когда коэффициент демпфирования становится равным единице. Вот почему затухание отклика при ζ = 1 известно как критическое затухание.

Точнее, когда коэффициент демпфирования равен единице, отклик критически демпфируется, и тогда демпфирование называется критическим демпфированием. Отношение постоянной времени критического демпфирования к постоянной времени фактического демпфирования известно как коэффициент демпфирования. Поскольку постоянная времени отклика системы управления равна 1 / ζω _n , когда ζ ≠ 1, а постоянная времени равна 1 / ω _n , когда ζ = 1.

Передаточная функция системы второго порядка

Общее уравнение для передаточной функции системы управления второго порядка задается как

Если знаменатель выражения равен нулю,

Эти два корня уравнения или эти два значения s представляют собой полюса передаточной функции этой системы. Действительная часть корней представляет собой затухание, а мнимая часть представляет затухающую частоту отклика.
Расположение корней характеристического уравнения для различных значений ζ при фиксированном ω _n и соответствующая временная характеристика для системы управления второго порядка показаны на рисунке ниже.
Рисунок 8.4.7 на стр. 140
Характеристики переходной характеристики системы управления второго порядка.
Производительность системы управления может быть выражена в виде переходной характеристики входной функции единичного шага, поскольку ее легко сгенерировать. Рассмотрим систему управления второго порядка, в которой подается входной сигнал единичного шага, и также считается, что система изначально находится в состоянии покоя. То есть все начальные условия системы равны нулю. Характеристики времени отклика системы в условиях демпфирования показаны ниже.
Рисунок 2.17 на странице 92 книги АСУ Хасана.
В характеристиках переходного процесса существует ряд общих членов, которые равны

1. Время задержки (t _d ) — это время, необходимое для достижения 50% его конечного значения сигналом времени отклика во время первого цикла колебание.
2. Время нарастания (t _r ) — это время, необходимое для достижения конечного значения с помощью сигнала отклика с недостаточным затуханием времени во время его первого цикла колебаний.Если сигнал чрезмерно затухает, то время нарастания считается как время, необходимое реакции для повышения с 10% до 90% от его окончательного значения.
3. Время пика (t _p ) — это просто время, необходимое реакции для достижения своего первого пика, то есть пика первого цикла колебаний или первого выброса.
4. Максимальный выброс (M _p ) — это прямая разница между величиной наивысшего пика временной характеристики и величиной его устойчивого состояния.Максимальное превышение выражается в процентах от установившегося значения отклика. Поскольку первый пик отклика обычно максимален по величине, максимальное превышение — это просто нормализованная разница между первым пиком и установившимся значением отклика.

• Время установления (t _с ) — это время, необходимое для того, чтобы реакция стала устойчивой. Он определяется как время, необходимое срабатыванию для достижения и стабилизации в указанном диапазоне от 2% до 5% от его окончательного значения.
• Устойчивая ошибка (e _ss ) — это разница между фактическим и желаемым выходом в бесконечном диапазоне времени.

Формула времени нарастания

Выражение системы управления второго порядка с недостаточным демпфированием с входной функцией единичного шага,

Опять же, согласно определению, величина выходного сигнала в моменты времени Райса равна 1. То есть c (t ) = 1, следовательно,

Формула времени пика

Согласно определению во время пика кривая отклика достигает своего максимального значения.Следовательно, в этот момент

Максимальный выброс происходит при n = 1.

Формула максимального выброса

Если мы поместим выражение пикового времени в выражение выходной характеристики c (t), мы получим

Формула времени установления

Уже определено, что время установления отклика — это время, после которого отклик достигает своего установившегося состояния со значением, превышающим почти 98% от его окончательного значения. Также наблюдается, что эта длительность примерно в 4 раза больше постоянной времени сигнала.Если постоянная времени системы управления второго порядка равна 1 / ζ ω _n , истечение времени установления может быть задано как

Что такое система управления? (Объяснение систем управления с открытым и закрытым контуром)

Что такое система управления?

Система управления определяется как система устройств, которая управляет, командует, направляет или регулирует поведение других устройств или систем для достижения желаемого результата. Система управления достигает этого с помощью контуров управления, которые представляют собой процесс, предназначенный для поддержания переменной процесса на желаемой уставке.

Другими словами, определение системы управления можно упростить как систему, которая управляет другими системами. По мере того, как человеческая цивилизация модернизируется день ото дня, спрос на автоматизацию растет вместе с ней. Автоматизация требует контроля над системами взаимодействующих устройств.

В последние годы системы управления играли центральную роль в развитии и продвижении современных технологий и цивилизации. Практически каждый аспект нашей повседневной жизни в той или иной степени подвержен влиянию той или иной системы контроля.

Примеры систем управления в вашей повседневной жизни включают кондиционер, холодильник, кондиционер, унитаз в ванной, автоматический утюг и многие процессы в автомобиле, такие как круиз-контроль.

В промышленных условиях мы находим системы контроля в области контроля качества продукции, систем вооружения, транспортных систем, энергосистем, космической техники, робототехники и многого другого.

Принципы теории управления применимы как в инженерной, так и в неинженерной области.Вы можете узнать больше о системах управления, изучив наши MCQ систем управления.

Характеристики системы управления

Основная особенность системы управления заключается в том, что между входом и выходом системы должна быть четкая математическая взаимосвязь.

Когда отношение между входом и выходом системы может быть представлено линейной пропорциональностью, система называется линейной системой управления.

Опять же, когда взаимосвязь между входом и выходом не может быть представлена ​​единственной линейной пропорциональностью, а скорее вход и выход связаны некоторой нелинейной зависимостью, система упоминается как нелинейная система управления.

Требования к хорошей системе управления

Точность: Точность — это допуск измерения прибора и определяет пределы ошибок, допускаемых при использовании прибора в нормальных условиях эксплуатации.

Точность можно повысить за счет использования элементов обратной связи. Для повышения точности любой системы управления детектор ошибок должен присутствовать в системе управления.

Чувствительность: Параметры системы управления всегда изменяются при изменении окружающих условий, внутренних помех или любых других параметров.

Это изменение можно выразить в терминах чувствительности. Любая система управления должна быть нечувствительной к таким параметрам, но должна быть чувствительной только к входным сигналам.

Шум: Нежелательный входной сигнал называется шумом. Хорошая система управления должна снижать шумовой эффект для повышения производительности.

Стабильность: это важная характеристика системы управления. Для ограниченного входного сигнала выход должен быть ограничен, и если вход равен нулю, то выход должен быть нулевым, тогда такая система управления называется устойчивой системой.

Полоса пропускания: диапазон рабочих частот определяет ширину полосы пропускания системы управления. Полоса пропускания должна быть как можно большей для частотной характеристики хорошей системы управления.

Скорость: это время, необходимое системе управления для достижения стабильной производительности. Хорошая система управления обладает высокой скоростью. Переходный период для такой системы очень мал.

Колебания: небольшое количество колебаний или постоянные колебания выходного сигнала указывают на то, что система стабильна.

Типы систем управления

Существуют различные типы систем управления, но все они созданы для управления выходами. Системы, используемые для управления положением, скоростью, ускорением, температурой, давлением, напряжением, током и т. Д., Являются примерами систем управления.

Давайте рассмотрим пример простого регулятора температуры в помещении, чтобы прояснить концепцию. Предположим, есть простой нагревательный элемент, который нагревается до тех пор, пока включено электропитание.

Пока выключатель питания обогревателя включен, температура в помещении повышается, а после достижения желаемой температуры в помещении подача питания отключается.

Опять же, из-за температуры окружающей среды, температура в помещении падает, а затем вручную включается нагревательный элемент, чтобы снова достичь желаемой температуры в помещении. Таким образом, можно вручную регулировать температуру в помещении на желаемом уровне. Это пример системы ручного управления .

Эта система может быть дополнительно улучшена за счет использования устройства переключения таймера источника питания, при котором подача к нагревательному элементу включается и выключается в заранее определенном интервале для достижения желаемого уровня температуры в помещении.

Есть еще один улучшенный способ регулирования температуры в помещении. Здесь один датчик измеряет разницу между фактической и желаемой температурой.

Если между ними есть какие-либо различия, нагревательный элемент работает, чтобы уменьшить разницу, и когда разница становится ниже заданного уровня, нагревательные элементы прекращают работу.

Обе формы системы системы автоматического управления . В первом случае вход системы полностью независим от выхода системы. Температура в помещении (на выходе) увеличивается, пока выключатель питания остается включенным.

Это означает, что нагревательный элемент вырабатывает тепло до тех пор, пока источник питания включен, а конечная температура в помещении не влияет на входное питание системы. Эта система упоминается как система управления без обратной связи .

Но в последнем случае нагревательные элементы системы работают в зависимости от разницы между фактической температурой и желаемой температурой. Эта разница называется ошибкой системы.

Этот сигнал ошибки возвращается в систему для управления входом. Поскольку вход в выходной тракт и тракт обратной связи по ошибке создают замкнутый контур, этот тип системы управления называется системой управления замкнутого цикла.

Следовательно, существует два основных типа систем управления .Они следующие:

1. Системы управления с разомкнутым контуром
2. Системы управления с обратной связью

Система управления с разомкнутым контуром

Система управления, в которой управляющее действие полностью не зависит от выхода системы, тогда она называется Система управления без обратной связи . Система ручного управления также является системой управления без обратной связи.

На рисунке ниже показана блок-схема системы управления без обратной связи, в которой выходные данные процесса полностью не зависят от действия контроллера.

Практические примеры систем управления с разомкнутым контуром

Примеры систем управления с разомкнутым контуром в повседневной жизни включают:

1. Ручная электрическая сушилка — горячий воздух (выход) выходит, пока вы держите руку под машиной, независимо от того, насколько высохла ваша рука.
2. Автоматическая стиральная машина — эта машина работает в соответствии с предварительно установленным временем, независимо от того, завершена стирка или нет.
3. Тостер для хлеба — Эта машина работает в установленное время независимо от того, завершено поджаривание или нет.
4. Автоматический чайник / кофеварка — Эти машины также работают только в течение предварительно установленного времени.
5. Сушилка для одежды с таймером — Эта машина сушит влажную одежду в течение предварительно установленного времени, независимо от того, сколько она была высушена.
6. Выключатель света — Лампы светятся всякий раз, когда выключатель света включен, независимо от того, нужен свет или нет.
7. Громкость стереосистемы — громкость регулируется вручную независимо от уровня выходной громкости.

Преимущества систем управления с открытым контуром

К преимуществам систем управления с открытым контуром относятся:

1. Простота конструкции и дизайна.
2. Экономичный.
3. Простота обслуживания.
4. В целом стабильно.
5. Удобно использовать, так как выход трудно измерить.

Недостатки системы управления без обратной связи

К недостаткам систем управления без обратной связи относятся:

1. Они неточны.
2. Они ненадежны.
3. Любое изменение вывода не может быть исправлено автоматически.

Система управления с обратной связью

Системы управления, в которых выходная величина влияет на входную величину таким образом, что входная величина будет регулироваться сама на основе генерируемого выхода, называется системой управления с обратной связью .

Система управления без обратной связи может быть преобразована в систему управления с обратной связью путем обеспечения обратной связи. Эта обратная связь автоматически вносит соответствующие изменения в выходной сигнал из-за внешних помех.

Таким образом, система управления с обратной связью называется системой автоматического управления. На рисунке ниже показана блок-схема системы управления с обратной связью, в которой обратная связь берется с выхода и подается на вход.

Практические примеры системы управления с обратной связью

Примеры систем управления с обратной связью в повседневной жизни включают:

1. Автоматический электрический утюг — нагревательные элементы регулируются выходной температурой утюга.
2. Серво стабилизатор напряжения — контроллер напряжения работает в зависимости от выходного напряжения системы.
3. Контроллер уровня воды — Входная вода регулируется уровнем воды в резервуаре.
4. Ракета запущена и автоматически отслеживается радаром — направление ракеты контролируется путем сравнения цели и положения ракеты.
5. Кондиционер — кондиционер работает в зависимости от температуры в комнате.
6. Система охлаждения в автомобиле — работает в зависимости от температуры, которую она контролирует.

Преимущества системы управления с обратной связью

Преимущества систем управления с обратной связью включают:

1. Системы управления с обратной связью более точны даже при наличии нелинейности.
2. Высокая точность, так как любая возникающая ошибка исправляется за счет наличия сигнала обратной связи.
3. Диапазон пропускной способности большой.
4. Облегчает автоматизацию.
5. Чувствительность системы можно уменьшить, чтобы сделать систему более стабильной.
6. Эта система меньше подвержена влиянию шума.

Недостатки системы управления с обратной связью

К недостаткам систем управления с обратной связью относятся:

1. Они более дорогие.
2. Они сложны в конструкции.
3. Требуется дополнительное обслуживание.
4. Обратная связь приводит к колебательной реакции.
5. Общее усиление снижено из-за наличия обратной связи.
6. Стабильность — это основная проблема, и при проектировании устойчивой замкнутой системы требуется больше внимания.

Разомкнутый контур и системы управления с замкнутым контуром

В таблице ниже сравниваются системы управления с разомкнутым и замкнутым контуром.

Контур обратной связи в системе управления с замкнутым контуром

Обратная связь — распространенный и мощный инструмент при разработке системы управления система . Контур обратной связи — это инструмент, который принимает во внимание выходные данные системы и позволяет системе настраивать свою производительность для достижения желаемого результата системы.

В любой системе управления выход зависит от изменения условий окружающей среды или любого рода помех. Таким образом, один сигнал берется с выхода и возвращается на вход.

Этот сигнал сравнивается с опорным входом и генерируется сигнал ошибки. Этот сигнал ошибки подается на контроллер, и выходной сигнал корректируется. Такая система называется системой обратной связи. На рисунке ниже показана блок-схема системы обратной связи.

Когда сигнал обратной связи положительный, система называет систему положительной обратной связи.Для положительной системы обратной связи, то сигнал ошибки является добавлением опорного входного сигнала и сигнала обратной связи.

Когда сигнал обратной связи отрицательный, система называется системой отрицательной обратной связи. Для системы отрицательной обратной связи сигнал ошибки определяется разностью между входным опорным сигналом и сигналом обратной связи.

Влияние обратной связи в системе управления

Следующие метки относятся к рисунку ниже:
R = входной сигнал
E = сигнал ошибки
G = усиление прямого тракта
H = обратная связь
C = выходной сигнал
B = сигнал обратной связи

Обратная связь оказывает на систему управления следующие эффекты:

1. Уменьшается ошибка между входом системы и выходом системы.
2. Коэффициент усиления системы уменьшен в 1 / (1 ± GH) раз.
3. Повышенная нечувствительность (т.е. меньшая реакция на изменения).
4. Повышена стабильность.

Краткая история управления с обратной связью

Перепечатано с разрешения главы 1: Введение в современный контроль
Теория, в:
F.L. Льюис, Прикладное оптимальное управление и оценка, Прентис-Холл, 1992.

Содержание

• Наброски
• Краткая история автоматического управления
• Водяные часы
  Греки и арабы
• Индустриальный
  Революция
• Миллрайты
• Регуляторы температуры
• Поплавковые регуляторы
• Регуляторы давления
• Центробежные регуляторы
• Маятник
  Симпатия
• Рождение
  Математическая теория управления
• Дифференциальные уравнения
• Теория устойчивости
• Теория системы
• Массовые коммуникации и
  Телефонная система Bell
• Частотная область
  Анализ
• Мировые войны и
  Классический контроль
• Управление кораблем
• Разработка оружия и
  Наведение пистолета
• М.ЭТО. Радиация
  Лаборатория
• Стохастический анализ
• Классический период
  Теория управления
• Эпоха космоса / компьютеров
  и Modern Control
• Дизайн во временной области для
  Нелинейные системы
• Спутник — 1957
• Навигация
• Оптимальность в натуральном
  Системы
• Оптимальное управление и
  Теория оценок
• Нелинейное управление
  Теория
• Компьютеры в элементах управления
  Дизайн и реализация
• Развитие
  Цифровые компьютеры
• Цифровое управление и
  Теория фильтрации
• Персональный компьютер
• Союз современного и
  Классический контроль
• Философия классического контроля
• Философия современного контроля
• Список литературы

Контур

В
В этой главе мы представляем современную теорию управления двумя подходами.Первый
Приведена краткая история теории автоматического управления. Затем мы описываем
философии классической и современной теории управления.

Обратная связь
управление — это основной механизм, с помощью которого системы, будь то механические,
электрические или биологические, поддерживают их равновесие или гомеостаз. в
высшие формы жизни, условия, при которых может продолжаться жизнь, вполне
узкий. Изменение температуры тела на полградуса обычно является признаком
болезнь.Гомеостаз тела поддерживается за счет использования обратной связи.
контроль [Wiener 1948]. Основной вклад К.Р. Дарвина во время последнего
века была теория, согласно которой обратная связь за длительные периоды времени отвечает за
эволюция видов. В 1931 г. В. Вольтерра
объяснил баланс между двумя популяциями рыб в закрытом пруду, используя
теория обратной связи.

Обратная связь
контроль можно определить как использование разностных сигналов, определяемых
сравнение фактических значений системных переменных с их желаемыми значениями, как
средства управления системой.Житейский пример системы управления с обратной связью
это система контроля скорости автомобиля, в которой используется разница между фактическими
и желаемая скорость для изменения расхода топлива. Поскольку на выходе системы
используется для регулирования его входа, такое устройство называется замкнутым контуром
Система управления .

В
В этой книге мы покажем, как использовать современную теорию управления для проектирования
системы управления с обратной связью. Таким образом, нас интересует не естественный контроль.
системы, такие как те, которые встречаются в живых организмах или в обществе, но с
искусственные системы управления, такие как те, которые используются для управления самолетами, автомобилями, спутниками, роботами и промышленными процессами.

Реализация
что лучший способ понять область — изучить ее эволюцию и
причины его существования, мы сначала представим краткую историю автоматических
теория управления. Затем мы даем краткое обсуждение философии
классическая и современная теория управления.

ссылки на главу 1 находятся в конце этой главы. Ссылки на
Остаток книги появляется в конце книги.

1,1
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Там
За последние годы в теории автоматического управления было сделано много разработок.Это
трудно провести беспристрастный анализ участка, пока он еще
развивающийся; однако, оглядываясь назад на развитие теории управления с обратной связью,
к настоящему времени можно выделить некоторые основные тенденции и указать на некоторые ключевые
достижения.

Обратная связь
контроль — инженерная дисциплина. Таким образом, его прогресс тесно связан с
практические проблемы, которые необходимо было решить на любом этапе жизнедеятельности человека.
история. Ключевые события в истории человечества, повлиявшие на
Ход контроля обратной связи составил:

1.Озабоченность греков и арабов точным отслеживанием времени.
Это период от примерно 300 г. до н.э. до примерно 1200 г. н.э.

2. The
Промышленная революция в Европе. Промышленная революция в целом согласна
началось в третьей четверти восемнадцатого века; однако его
корни можно проследить до 1600-х годов.

3.
Начало массовых коммуникаций и Первая и Вторая мировые войны. Этот
представляет период примерно с 1910 по 1945 год.

4.
Начало космической / компьютерной эры в 1957 году.

Один
можно рассматривать их как фазы в развитии человека, на которых он впервые стал
озабочен пониманием своего места в пространстве и времени, а затем укрощением его
среды и сделать его существование более комфортным, затем с установлением
его место в мировом сообществе и, наконец, его место в космосе.

в
между промышленной революцией и мировыми войнами
чрезвычайно важное развитие.А именно, теория управления начала приобретать свои
письменный язык — язык математики. Дж. К. Максвелл предоставил первую
строгий математический анализ системы управления с обратной связью в 1868 г. Таким образом,
относительно этого письменного языка мы могли бы назвать период до 1868 г.
предыстория автоматического управления.

подписок
Фридланд [1986], мы можем назвать период с 1868 по
начало 1900-х годов примитивный период автоматического управления.это
Стандарт называть период с тех пор до 1960 года классическим периодом ,
и период с 1960 по настоящее время современный период .

Пусть
Теперь мы быстро продвигаемся по истории автоматических средств управления. Ссылка
для периода -300 до промышленной революции предоставлен [Mayr 1970], который мы будем использовать и время от времени цитировать. Видеть
также [Фуллер, 1976]. Другие важные ссылки, использованные при подготовке этого раздела
включены [М.Бухара 1973] и личные беседы.
с Дж. Д. Аплевичем из Университета Ватерлоо,
К. Пржилуски Польской академии наук и
У. Аскью, бывший сотрудник LTV Missiles and Space Corporation и
вице-президент E-Systems.

Вода
Часы греков и арабов

основной мотивацией для управления с обратной связью во времена античности была необходимость
точное определение времени. Так, примерно в 270 г. грек Ктесибиос изобрел поплавковый регулятор для воды.
Часы.Функция этого регулятора заключалась в поддержании уровня воды в баке на
постоянная глубина. Эта постоянная глубина обеспечивала постоянный поток воды через
трубка на дне резервуара, которая наполняла второй резервуар с постоянной скоростью.
Таким образом, уровень воды во втором резервуаре зависел от прошедшего времени.

регулятор Ktesibios использовал поплавок для управления
приток воды через вентиль; когда уровень воды упал, клапан открылся
и пополнили резервуар.Этот поплавковый регулятор выполнял ту же функцию.
как мяч и петух в современном унитазе со сливом.

А
поплавковый регулятор использовался Филоном Византийским в -250 г. для поддержания постоянного
уровень масла в лампе.

Во время
в первом веке нашей эры Герон Александрийский разработал поплавковые регуляторы для воды.
часы. Греки использовали поплавковый регулятор и подобные устройства для целей.
такие как автоматическая раздача вина, конструкция сифонов для поддержания
постоянные перепады уровня воды между двумя резервуарами, открытие храма
двери и так далее.Эти устройства можно было бы назвать «гаджетами», поскольку они
были одними из первых примеров идеи поиска приложения.

В
С 800 по 1200 гг., Различные арабские инженеры, такие как три брата Муса, Аль-Джазари и Ибн ас-Са_а_ти_
использовали поплавковые регуляторы для водяных часов и других приложений. Во время этого
период использования важного принципа обратной связи «вкл / выкл»,
что снова возникает в связи с проблемами минимума времени в 1950-х годах.

Когда
Багдад пал перед монголами в 1258 году.
к концу.Более того, изобретение механических часов в 14 веке.
сделали водяные часы и их систему управления с обратной связью устаревшими. (Механический
часы не являются системой управления с обратной связью.) Поплавковый регулятор не появляется
снова до его использования в промышленной революции.

Вдоль
заботясь о своем месте во времени, ранний человек заботился о своем месте во времени.
Космос. Стоит отметить, что система управления с псевдо-обратной связью была
разработан в Китае в XII веке для навигационных целей., направленный на юг
У колесницы была статуя, которая вращалась с помощью зубчатого механизма, прикрепленного к
колеса колесницы так, чтобы она постоянно указывала на юг. С использованием
направляя информацию, предоставленную статуей, возничий мог управлять
прямой курс. Мы называем это системой управления с «псевдо-обратной связью».
поскольку технически это не связано с обратной связью, если только действия возничего
считаются частью системы. Таким образом, это не автоматический контроль.
система.

В
Промышленная революция

Промышленная революция в Европе последовала за появлением тягачей ,
или самоходные машины. Это ознаменовалось изобретением прогрессивного зерна.
мельницы, печи, котлы и паровой двигатель. Эти устройства не могли быть
адекватно регулируется вручную, и поэтому возникла новая потребность в автоматическом
Системы управления. Было изобретено множество устройств управления, в том числе поплавковые.
регуляторы, регуляторы температуры, регуляторы давления и контроля скорости
устройств.

Дж.
Ватт изобрел свой паровой двигатель в 1769 году, и эта дата является общепринятой датой.
начало промышленной революции. Однако корни индустриального
Революцию можно проследить до 1600-х годов или ранее с развитием
зерновые мельницы и печи.

Один
Следует знать, что другие, в первую очередь Т. Ньюкомен в 1712 г., построили первые
Паровые двигатели. Однако первые паровые машины были неэффективны и регулировались.
вручную, что делает их менее пригодными для промышленного использования.Это очень важно
понять, что промышленная революция началась только после изобретения
усовершенствованные двигатели и системы автоматического управления для их регулирования.

В
Миллрайтс

Монтажники Великобритании разработали множество устройств управления с обратной связью. В
веер, изобретенный в 1745 году британским кузнецом Э. Ли, состоял из небольшого
вентилятор установлен под прямым углом к ​​главному колесу ветряной мельницы. Его функция была
постоянно направлять ветряную мельницу против ветра.

мельница-бункер — устройство, регулирующее поток зерна в мельнице в зависимости от
от скорости вращения жернова. Он использовался в довольно доработанном
форма примерно к 1588.

Кому
построить контроллер обратной связи, важно иметь адекватных измерительных
устройства . Слесари разработали несколько устройств для измерения скорости
вращение. Используя эти датчики, было изобретено несколько устройств регулирования скорости,
включая саморегулирующиеся паруса ветряных мельниц.Большая часть технологий
Позже были разработаны мельницы для регулирования паровой машины.

Температура
Регуляторы

Корнелис Дреббель из Голландии потратил
время в Англии и короткий период с императором Священной Римской империи Рудольфом II в
Прага вместе со своим современником Я. Кеплером. Около 1624 г. он разработал
автоматическая система контроля температуры для печи, мотивированная его убеждениями
что неблагородные металлы можно превратить в золото, удерживая их на постоянной
температура в течение длительного времени.Он также использовал эту температуру
регулятор в инкубаторе для вылупления цыплят.

Температура
регуляторы были изучены J.J. Бехер в 1680 году и снова использовался в инкубаторе.
принцем де Конти и Р.-А.Ф. де Ромюра в
1754 г. «Сторожевой регистр» был разработан в Америке У. Генри.
около 1771 г., который предложил использовать его в химических печах, при производстве
сталь и фарфор, а также в больничном термостате. Не было
до 1777 г., однако, терморегулятор, пригодный для промышленного использования
был разработан Bonnemain, который использовал его для
инкубатор.Его устройство позже установили на печи водогрейного отопления.
растение.

Поплавок
Регуляторы

Регламент

уровня жидкости была необходима в двух основных областях в конце 1700-х годов:
котел паровой машины и в системах внутреннего водоснабжения.
В связи с этим к регулятору плавающего курса повысился интерес, особенно в Великобритании.

В
В своей книге 1746 года У. Сэлмон указал цены на шаровые поплавковые регуляторы.
используется для поддержания уровня домашних водоемов.Этот регулятор использовался
в первых патентах на унитаз со смывом около 1775 года.
доработан Томасом Крэппером, лондонским водопроводчиком, рыцарем Королевы
Виктории за изобретения.

Самое раннее известное использование регулятора с поплавковым клапаном в паровом котле описано в
патент, выданный Дж. Бриндли в 1758 году. Он использовал регулятор в паровой машине.
для перекачки воды. S.T. Вуд использовал поплавковый регулятор для паровой машины в своем
пивоварня в 1784 году.В русской Сибири угольщик И.И. Ползунов
разработал в 1765 году поплавковый регулятор для паровой машины, которая приводила в движение вентиляторы для
доменные печи.

Автор
1791 г., когда он был принят фирмой Боултона и
Ватт, поплавковый регулятор обычно использовался в паровых двигателях.

Давление
Регуляторы

Другой
проблема, связанная с паровой машиной, заключается в регулировании давления пара
в котле, так как пар, приводящий в действие двигатель, должен быть на постоянном
давление.В 1681 г. Д. Папен изобрел предохранительный клапан.
для скороварки, а в 1707 году он использовал ее в качестве регулирующего устройства на своем
паровой двигатель. С тех пор это стало стандартной функцией паровых двигателей.

Регулятор давления был доработан в 1799 году Р. Делапом, а также М.
Мюррей. В 1803 году Боултон и Ватт объединили регулятор давления с поплавковым регулятором для использования в их паровых двигателях.

Центробежный
Управляющие

первые паровые машины обеспечивали возвратно-поступательное движение на выходе, которое регулировалось
с помощью устройства, известного как катаракта, похожего на поплавковый клапан.Катаракта
возникла в насосных двигателях угольных шахт Корнуолла.

Дж.
Паровая машина Ватта с вращающимся выходным движением достигла зрелости к 1783 году.
когда была продана первая. Основным стимулом для его развития был
очевидно, надежда ввести первичный двигатель в фрезерование. Используя поворотный
Выходной двигатель, паровая мельница Альбиона начала работать в начале 1786 года.

А
проблема, связанная с роторным паровым двигателем, заключается в регулировании его скорости
революции.Некоторые из технологий регулирования скорости слесарей были
разработан и расширен для этой цели.

В
1788 Ватт завершил разработку центробежного флайбола.
регулятор для регулирования скорости роторного парового двигателя. Это устройство
использовали два шарнирно вращающихся флайбола, которые были
отброшено наружу под действием центробежной силы. По мере увеличения скорости вращения
грузики раскачивались дальше и вверх, приводя в действие дроссельный клапан потока пара
что замедлило двигатель.Таким образом, была достигнута постоянная скорость.
автоматически.

упомянутые ранее устройства обратной связи либо оставались непонятными, либо играли
неприметная роль как части контролируемого ими механизма. С другой
рука, операция губернатора флайбола была
отчетливо виден даже неподготовленному глазу, а его принцип имел экзотический
аромат, который многим казался олицетворением природы
новый индустриальный век. Таким образом, губернатор дошел до сознания
инженерный мир и стал сенсацией во всей Европе.Это был
первое использование контроля с обратной связью, о котором было известно широкой публике.

Это
Стоит отметить, что греческое слово «правитель» — ku e r n a n. В 1947 году Норберт Винер в
Массачусетский технологический институт искал название для своей новой дисциплины теории автоматов — управления.
и общение в человеке и машине. При исследовании флайбола
губернатор Ватта, он исследовал этимологию слова ku e r n a n и натолкнулся на греческое
слово для рулевого, k
у э р н т V.Таким образом, он выбрал название cybernetics
для его молодой области.

вокруг
1790 г. во Франции братья Прие разработали поплавок.
регулятор для управления скоростью парового двигателя, но их техника не была
соответствовал центробежному регулятору и вскоре был вытеснен.

В
Pendule Sympathique

Имея
начали нашу историю автоматического управления с водяных часов Древней Греции,
мы завершаем эту часть истории возвращением к заботам человечества
со временем.

механические часы, изобретенные в 14 веке, не имеют обратной связи с обратной связью
система управления, но прецизионное колебательное устройство с разомкнутым контуром, точность которого
обеспечивается защитой от внешних воздействий. В 1793 г. франко-швейцарский
А.-Л. Breguet, ведущий часовой мастер своего времени,
изобрел замкнутую систему обратной связи для синхронизации карманных часов.

Симпатичный маятник Breguet использовал особый случай регулирования скорости. Это
состояла из большого точного прецизионного хронометра с креплением для кармана
смотреть.Карманные часы, которые нужно синхронизировать, немного вставляют в крепление.
до 12 часов, когда из хронометра выходит штифт, вставки
в часы и начинает процесс автоматической регулировки
плечо пружины баланса часов. После нескольких размещений часов в симпатическом маятнике
регулирующий рычаг регулируется автоматически. В некотором смысле это устройство использовалось для
передать точность большого хронометра маленьким портативным карманным часам.

В
Рождение математической теории управления

разработка систем управления с обратной связью вплоть до промышленной революции была
методом проб и ошибок вместе с большой инженерной интуицией. Таким образом, это
было больше искусством, чем наукой. В середине 1800-х годов математика была впервые использована
анализировать устойчивость систем управления с обратной связью. Поскольку математика
формальным языком теории автоматического управления, мы могли бы назвать период до
на этот раз предыстория теории управления.

Дифференциал
Уравнения

В 1840 г.
британский королевский астроном в Гринвиче Г. Эйри, разработал обратную связь
устройство наведения телескопа. Его устройством была система контроля скорости, которая
автоматически повернул телескоп, чтобы компенсировать вращение Земли,
предоставление возможности изучать данную звезду в течение длительного времени.

К сожалению,
Эйри обнаружил, что из-за неправильной конструкции контура управления с обратной связью дикие
в систему вносились колебания.Он был первым, кто обсудил нестабильность
замкнутых систем, и первый, кто использовал дифференциальных уравнений в
их анализ [Airy 1840]. К тому времени теория дифференциальных уравнений была
хорошо развит, благодаря открытию исчисления бесконечно малых И. Ньютоном
(1642-1727) и Г. Лейбниц (1646-1716) и работы братьев
Бернулли (конец 1600-х — начало 1700-х годов), Дж. Ф. Риккати
(1676-1754) и др. Использование дифференциальных уравнений при анализе
движение динамических систем было установлено Дж.Л. Лагранж (1736-1813) и
W.R. Гамильтон (1805-1865).

Устойчивость
Теория

ранние работы в области математического анализа систем управления были с точки зрения
дифференциальные уравнения. Дж. К. Максвелл проанализировал стабильность флайбольного регулятора Ватта [Maxwell 1868]. Его техника заключалась в том, чтобы
линеаризуйте дифференциальные уравнения движения, чтобы найти характеристику
уравнение системы. Он изучил влияние параметров системы на
устойчивости и показал, что система устойчива, если корни
характеристическое уравнение имеет отрицательные действительные части .С работой
Максвелла можно сказать, что теория систем управления прочно утвердилась.

E.J.
Раус предоставил численный метод для определения, когда
характеристическое уравнение имеет устойчивые корни [Routh 1877].

Русский И. Вишнеградский [1877] проанализировал
устойчивость регуляторов с помощью дифференциальных уравнений независимо от Максвелла.
В 1893 году А. Стодола изучал регулирование
водяная турбина по методике Вишнеградского.Смоделировал динамику актуатора и включил задержку срабатывания.
механизм в его анализе. Он был первым, кто упомянул понятие системы .
постоянная времени . Не зная о работах Максвелла и Рауса, он поставил
проблема определения устойчивости
характеристическое уравнение А. Гурвицу [1895], который решил его независимо.

работа А. Ляпунов был основоположником теории управления.
Он изучал устойчивость нелинейных дифференциальных уравнений с помощью
обобщенное понятие энергии 1892 г. [Ляпунов 1893].К сожалению, хотя его работа была применена и продолжена в России, время
не созрел на Западе для его элегантной теории и оставался неизвестным там.
примерно до 1960 года, когда его важность была окончательно осознана.

Британский инженер О. Хевисайд изобрел операционное исчисление в 1892-1898 гг. Он
изучал переходное поведение систем, вводя понятие, эквивалентное
передаточная функция .

Система
Теория

Это
находится в рамках исследования систем , что теория управления с обратной связью имеет свои
место в организации человеческого знания.Таким образом, концепция системы как
динамический объект с определенными «входами» и «выходами»
присоединение его к другим системам и окружающей среде было ключевым предварительным условием для
дальнейшее развитие теории автоматического управления. История системы
Теория требует целого исследования, но следует ее краткий набросок.

Во время
восемнадцатого и девятнадцатого веков, работы А. Смита по экономике [
Wealth of Nations , 1776], открытия К.Р. Дарвин [ О
Происхождение видов путем естественного отбора 1859] и др.
события в политике, социологии и эл.
оказали большое влияние на человеческое сознание. Изучение естественного
Философия была результатом работ греческих и арабских философов, и
взносы были сделаны Николаем Кузанским (1463 г.),
Лейбниц и др. Разработки девятнадцатого века, приправленные
Промышленная революция и растущее понимание глобальной
геополитика и астрономия оказали глубокое влияние на эту природную
Философия, заставившая его изменить свою личность.

Автор
начала 1900-х годов А. Уайтхед [1925] с его философией «органического
механизм », Л. фон Берталанфи [1938], с его
иерархические принципы организации, и другие начали говорить о
«общая теория систем». В этом контексте эволюция контроля
теория могла продолжаться.

Масса
Связь и телефонная система Bell

в
В начале 20 века произошло два важных события
с точки зрения теории управления: развитие телефона и
массовые коммуникации и мировые войны.

Частотный диапазон
Анализ

математический анализ систем управления до сих пор проводился с использованием
дифференциальные уравнения во временной области . В Bell Telephone
В лабораториях 1920-х и 1930-х годов частотная область приближается к .
разработан П.-С. де Лаплас (1749-1827), Ж. Фурье
(1768-1830), А.Л. Коши (1789-1857) и другие исследовались и использовались в
системы связи.

А
основная проблема с развитием системы массовых коммуникаций, расширяющая
на большие расстояния возникает необходимость периодически усиливать голосовой сигнал в
длинные телефонные линии. К сожалению, если не проявить осторожность, не только
информация, но также усиливается шум. Таким образом, конструкция подходящего
Усилители репитера имеют первостепенное значение.

Кому
уменьшить искажения в усилителях репитера, H.S. Блэк продемонстрировал
полезность отрицательной обратной связи в 1927 году [Black 1934].Дизайн
проблема заключалась в том, чтобы ввести фазовый сдвиг на правильных частотах в
система. Разработана теория регенерации для создания стабильных усилителей.
Х. Найквистом [1932]. Он вывел свой критерий устойчивости Найквиста на основе
на полярном графике сложной функции. H.W. Боде в 1938 г. использовал величину
и фаза — частотная характеристика комплексной функции [Bode 1940].
Он исследовал стабильность замкнутого контура, используя понятия усиления и фазы .
маржа .

В
Мировые войны и классический контроль

как
массовые коммуникации и более быстрые способы передвижения сделали мир меньше,
Было много напряжения, поскольку мужчины проверяли свое место в глобальном обществе. Результат был
Мировые войны, во время которых развитие систем управления с обратной связью стало
вопрос выживания.

Корабль
Контроль

An
важной военной задачей в этот период было управление и навигация
корабли, которые становились все более совершенными по своей конструкции.Среди первых
Разработкой была разработка датчиков с целью управления с обратной связью.
В 1910 г. Сперри изобрел гироскоп , который он использовал в
стабилизация и управление кораблями, а затем и управление самолетами.

Н. Минорский [1922] представил свой трехчленный контролер для
управление судами, тем самым став первым, кто использовал пропорционально-интегрально-производную
(PID) Контроллер . Он рассмотрел нелинейные эффекты в замкнутом контуре.
система.

Оружие
Разработка и наведение оружия

А
главной проблемой в период мировых войн была проблема точного
наведение орудий на движущийся корабль и самолет. С публикацией
«Теория сервомеханизмов» Х.Л. Хзена.
[1934], было начато использование математической теории управления в таких задачах.
В своей статье Хзен ввел в оборот слово сервомеханизмов ,
что подразумевает отношения «ведущий / ведомый» в системах.

Бомбовой прицел Norden, разработанный во время Второй мировой войны, использовался
синхронные ретрансляторы для передачи информации о высоте и скорости самолета и
ветровые помехи прицела, обеспечивающие точную доставку оружия.

M.I.T.
Радиационная лаборатория

Кому
изучить проблемы управления и обработки информации, связанные с вновь
изобрел радар, в Массачусетсе была открыта Радиационная лаборатория.
Технологический институт 1940 г.Большая часть работы по теории управления во время
1940-е годы вышли из этой лаборатории.

В то время как
работая над совместным проектом M.I.T./Sperry Corporation в 1941 году, A.C. Hall
признали пагубные последствия игнорирования шума при проектировании систем управления.
Он понял, что технология частотной области, разработанная в Bell Labs, может
использоваться для противодействия шумовым эффектам, и использовал этот подход для разработки
система управления бортовой РЛС. Этот успех убедительно продемонстрировал
важность частотных методов при проектировании систем управления [Холл
1946].

Использование
подходы к проектированию, основанные на передаточной функции, блок-схеме и
частотной области, был большой успех в разработке элементов управления на
Радиационная лаборатория. В 1947 году Н. Николс разработал свою диаграмму Nichols Chart для
проектирование систем обратной связи. С M.I.T. работа, теория линейных
сервомеханизмы были прочно установлены. Краткое изложение M.I.T. Радиационная лаборатория
работа представлена ​​в Theory of Servomechanisms [James, Nichols, and
Филлипс, 1947].

Рабочий
в North American Aviation W.R. Evans [1948] представил свой корневой локус
метод, который обеспечил прямой способ определения полюса замкнутого контура
локации в s-плоскости. Впоследствии, в течение 1950-х годов, многие элементы управления работали
был сосредоточен на S-плоскости, и на получении желаемой замкнутой петли
характеристики скачкообразной реакции с точки зрения времени нарастания,
процентное превышение и так далее.

Стохастик
Анализ

Во время
в этот период также было введено стохастических методов .
и теория коммуникации.В 1942 г. в Массачусетском технологическом институте Н. Винер [1949] проанализировал
системы обработки информации с использованием моделей случайных процессов. Работает в
частотной области он разработал статистически оптимальный фильтр для
стационарные сигналы непрерывного времени, которые улучшили отношение сигнал / шум в
система связи. Русский А. Колмогоров [1941] выдвинул теорию
стационарные случайные процессы с дискретным временем.

В
Классический период теории управления

Автор
теперь теория автоматического управления, использующая методы частотной области, пришла из
возраст, утвердившийся как парадигма (в смысле Куна [1962]).На
с одной стороны, была создана прочная математическая теория сервомеханизмов,
а с другой стороны, были предоставлены методы инженерного проектирования. Период после
Вторую мировую войну можно назвать классическим периодом контроля
теория. Для него характерно появление первых учебников [MacColl 1945; Лауэр, Лесник и
Matdon 1947; Браун и Кэмпбелл 1948; Каштан и
Mayer 1951; Truxall 1955], и прямо
инструменты проектирования, обеспечивающие отличную интуицию и гарантированные решения для проектирования
проблемы.Эти инструменты применялись с помощью ручных расчетов или, самое большее, скольжения
правила вместе с графическими приемами.

В
Космос / компьютерный век и современный контроль

с
с приходом космической эры дизайн управления в США отвернулся
от частотных методов классической теории управления и обратно к
методы дифференциального уравнения конца 1800-х годов, которые были сформулированы в
во временной области .Причины такого развития следующие.

во временной области
Расчет для нелинейных систем

парадигма классической теории управления очень подходила для проектирования средств управления
проблемы во время и сразу после мировых войн. Подход частотной области
подходил для линейных инвариантных во времени систем . Это в лучшем виде
при работе с системами с одним входом / одним выходом , для
графические методы было неудобно применять с несколькими входами и
выходы.

Классика
Дизайн управления имел некоторые успехи с нелинейными системами. С использованием
свойства подавления шума методов частотной области, система управления может
быть спроектированным таким образом, чтобы быть устойчивым к изменениям в параметрах системы, и
ошибкам измерений и внешним помехам. Таким образом, классические техники могут
использоваться на линеаризованной версии нелинейной системы, давая хорошие результаты при
точка равновесия, относительно которой поведение системы приблизительно линейно.

Частотная область
методы также могут быть применены к системам с простыми типами нелинейностей
используя подход , описывающий функцию , который опирается на метод Найквиста
критерий. Впервые эту технику применил поляк Я. Грошковский.
в конструкции радиопередатчиков до Второй мировой войны и оформлен в 1964 г.
Я. Кудревич.

К сожалению,
невозможно разработать системы управления для продвинутых нелинейных
многопараметрические системы, например, возникающие в аэрокосмических приложениях, использующие
предположение о линейности и обработка одиночного входа / одиночного выхода
пары передачи по одной.

В
в Советском Союзе была большая деятельность в области нелинейного управления
дизайн. Вслед за Ляпуновым внимание привлекли
сосредоточены на методах временной области. В 1948 году Иваченко
исследовал принцип управления реле , где управляющий сигнал
переключается между дискретными значениями прерывисто. Цыпкин
использовал фазовую плоскость для проектирования нелинейных регуляторов в 1955 году. Попов [1961]
предоставил свой круговой критерий для нелинейного анализа устойчивости.

Спутник
— 1957

Дано
истории теории управления в Советском Союзе, естественно, что
Первый спутник Спутник был запущен здесь в 1957 году. Первая конференция
недавно созданная Международная федерация автоматического контроля (IFAC) была
достойно проведено в Москве в 1960 году.

запуск спутника вызвал огромную активность в США в
проектирование автоматики управления. При провале любой парадигмы возвращение к
необходимы исторические и естественные основные принципы.Таким образом, было ясно, что
необходимо было вернуться к временным методам «примитивного»
период теории управления, которые основывались на дифференциальных уравнениях. Должно
Следует понимать, что работа Лагранжа и Гамильтона упрощает
написать нелинейные уравнения движения для многих динамических систем. Таким образом, контроль
Требовалась теория, которая могла бы иметь дело с такими нелинейными дифференциальными уравнениями.

Это
Примечательно, что почти ровно в 1960 году произошли важные события.
независимо по нескольким направлениям теории коммуникации и управления.

Навигация

В
В 1960 году К.С. Дрейпер изобрел свою инерциальную навигационную систему, которая использовала
гироскопы для предоставления точной информации о
положение тела, движущегося в пространстве, например корабля, самолета или космического корабля.
Таким образом, датчики, подходящие для проектирования навигации и управления, были
развитый.

Оптимальность
В естественных системах

Иоганн
Бернулли впервые упомянул принцип оптимальности в связи с
с проблемой брахистохрона в 1696 году.Этот
Проблема была решена братьями Бернулли и И. Ньютоном, и стало ясно, что
что стремление к оптимальности является фундаментальным свойством движения в естественных
системы. Были исследованы различные принципы оптимальности, в том числе
принцип минимального времени в оптике П. де Ферма (1600-е гг.), работы Л. Эйлера
в 1744 г. и результат Гамильтона о том, что система движется таким образом, чтобы минимизировать
интеграл по времени от разности кинетической и потенциальной энергий.

Эти
принципы оптимальности — это все минимальные принципы . интересно
достаточно, чтобы в начале 1900-х годов А. Эйнштейн показал, что относительно четырехмерного
система координат пространства-времени, движение систем происходит таким образом, чтобы максимизировать время.

Оптимальный
Теория контроля и оценки

С
естественные системы демонстрируют оптимальность в своем движении, это имеет смысл
оптимальным образом проектировать искусственные системы управления.Основным преимуществом является
что этот дизайн может быть реализован во временной области. В контексте
современный дизайн управления, обычно минимизируют время транспортировки, или
квадратичный обобщенный функционал энергии или индекс производительности , возможно
с некоторыми ограничениями на допустимые элементы управления.

р.
Беллман [1957] применил динамическое программирование для оптимального управления
системы с дискретным временем, демонстрирующие, что естественное направление решения
задача оптимального управления — это назад во времени .Его процедура привела
в замкнутых, как правило, нелинейных схемах обратной связи.

Автор
1958 г., Л. Понтрягин развил свой максимум
принцип , который решал задачи оптимального управления на основе исчисления
вариаций , разработанных Л. Эйлером (1707-1783). Он решил
задача минимального времени, вывод закона управления реле включения / выключения как оптимального
контроль [Понтрягин, Болтянский,
Гамкрелидзе и Мищенко
1962]. В США.в 1950-х годах вариационное исчисление применялось к
общие задачи оптимального управления в Чикагском университете и в других местах.

В
1960 г. были опубликованы три основные статьи Р. Калмана.
и коллеги, работающие в США. Один из них [Kalman
и Бертрам 1960], пропагандировал жизненно важные работы Ляпунова.
в управлении нелинейными системами во временной области. Следующий [Кальман
1960a] обсуждали оптимальное управление системами, предоставляя расчетные уравнения
для линейно-квадратичного регулятора (LQR) .В третьей статье [Kalman 1960b] обсуждалась оптимальная фильтрация и оценка.
теория, обеспечивающая расчетные уравнения для дискретного устройства Kalman
фильтр . Непрерывный фильтр Калмана
был разработан Калманом и Бьюси
[1961].

В
В течение года основными ограничениями классической теории управления были
преодолены, были введены важные новые теоретические инструменты, и началась новая эра в
теория управления началась; мы называем это эпохой современного управления .

Ключевые моменты работы Калмана заключаются в следующем. Это временной интервал
подход , что делает его более применимым для изменяющихся во времени линейных систем как
а также нелинейные системы. Он ввел линейную алгебру и матрицы ,
чтобы можно было легко обрабатывать системы с несколькими входами и выходами. Он
использовали концепцию внутреннего состояния системы ; таким образом, подход
тот, который касается внутренней динамики системы, а не только
его поведение ввода / вывода.

В
теории управления, Калман формализовал понятие оптимальности
в теории управления путем минимизации очень общего квадратичного обобщенного
энергетическая функция. В теории оценивания он ввел стохастические понятия, которые
применяется к нестационарным нестационарным системам , таким образом обеспечивая
рекурсивное решение, фильтр Калмана, для
Метод наименьших квадратов, впервые примененный К.Ф. Гаусс (1777-1855) на планетной орбите
оценка. Фильтр Калмана — естественный
расширение фильтра Винера на нестационарные стохастические системы.

Классика
методы частотной области предоставляют формальные инструменты для проектирования систем управления,
однако сама фаза проектирования оставалась в значительной степени искусством и привела к появлению неуникальных систем обратной связи. Напротив, теория Калмана предоставила оптимальных решений , которые дали
системы управления с гарантированной производительностью . Эти элементы управления были
Непосредственно найден путем решения уравнений проектирования формальных матриц , которые
в общем были уникальные решения.

Это
не случайно, что с этого момента космическая программа США расцвела, с фильтром Калмана, предоставляющим навигационные данные для первых
посадка на луну.

Нелинейный
Теория управления

Во время
1960-е годы в США, G. Zames [1966], I.W.
Сандберг [1964], К. Нарендра [Нарендра и Голдвин, 1964], К.А. Desoer [1965] и другие расширили работы Попова и Ляпунова по нелинейной устойчивости. Был обширный
применение этих результатов при исследовании нелинейных искажений в
петли обратной связи с ограниченным диапазоном, нелинейное управление процессом, управление самолетом
дизайн, и, наконец, в робототехнике.

Компьютеры
в разработке и внедрении средств управления

Классика
методы проектирования можно использовать вручную с использованием графических подходов. На
С другой стороны, современный дизайн органов управления требует решения сложных
нелинейные матричные уравнения. К счастью, в 1960 г.
разработки в другой области — цифровой вычислительной технике. Без компьютеров,
современный контроль имел бы ограниченное применение.

В
Разработка цифровых компьютеров

примерно в
1830 К. Бэббидж представил современные компьютерные принципы, включая память,
программное управление и возможности ветвления. В 1948 г. Дж. Фон Нейман поставил
создание компьютера с хранимой программой IAS в Принстоне. IBM построила свой
Машина с хранимой программой SSEC. В 1950 году Сперри Рэнд построил первый коммерческий
машина обработки данных, UNIVAC I. Вскоре после этого IBM начала продавать 701
компьютер.

В
В 1960 г. произошел крупный прорыв — появилось второе поколение компьютеров.
представил, который использовал твердотельную технологию . К 1965 году Digital
Equipment Corporation строила PDP-8 и миникомпьютер .
промышленность началась. Наконец, в 1969 году У. Хофф изобрел микропроцессор .

Цифровой
Теория управления и фильтрации

Цифровой
В современных средствах управления компьютеры необходимы для двух целей.Во-первых, они
требуется, чтобы решить уравнения матричного дизайна, которые дают
закон. Это выполняется в автономном режиме в процессе проектирования. Во-вторых, поскольку
оптимальные законы управления и фильтры, как правило, изменяются во времени, они необходимы для
реализует современных схем управления и фильтрации на реальных системах.

с
Появление микропроцессора в 1969 году привело к развитию новой области. Системы управления
которые реализуются на цифровых компьютерах, должны быть сформулированы в дискретных
время .Таким образом, рост теории цифрового управления был естественным.
на данный момент.

Во время
1950-х годов теория систем выборочных данных разрабатывалась в
Колумбия Дж. Р. Рагаццини, Дж. Франклина и Л. А. Заде [Рагаццини и Заде 1952, Рагаццини и
Франклин 1958]; а также Э. Юрий [1960], B.C. Куо
[1963] и др. Идея использования цифровых компьютеров для промышленных
в этот период возникла система управления процессами [strm
и Виттенмарк 1984].Серьезная работа началась в 1956 году.
с совместным проектом между TRW и Texaco, в результате которого
система компьютерного управления, устанавливаемая на нефтеперерабатывающем заводе Порт-Артур в г.
Техас в 1959 году.

разработка ядерных реакторов в 1950-х годах была крупной
мотивация к изучению АСУ ТП и КИПиА. Этот
работа уходит корнями в контроль над химическими заводами в 1940-х годах.

Автор
1970 г., с работами К.strm [1970] и другие,
важность цифровых средств управления в технологических приложениях была твердо
учредил.

работа К.Э. Шеннона в 1950-х годах в Bell Labs показала важность
методы дискретизации данных при обработке сигналов. Приложения digital
Теория фильтрации была исследована в Analytic Sciences Corporation.
[Gelb 1974] и др.

В
Персональный компьютер

с
с появлением ПК в 1983 году разработка современных систем управления стала
возможно для индивидуального инженера.После этого появилось множество программного обеспечения.
разработаны пакеты проектирования систем управления, в том числе ORACLS, Program CC,
Control-C, PC-Matlab, МАТРИЦА _x ,
Easy5, SIMNON и другие.

В
Союз современного и классического контроля

с
издание первых учебников в 1960-е годы, современная теория управления
зарекомендовала себя как парадигма проектирования автоматических средств управления в США.
Последовала интенсивная исследовательская и внедренческая деятельность, в результате чего I.R.E. и
A.I.E.E. слияние, во многом благодаря усилиям П. Хаггерти из Техаса
Инструменты, чтобы сформировать Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике
(I.E.E.E) в начале 1960-х гг.

с
при всей своей мощи и преимуществах, в некоторых аспектах не хватало современного управления. В
гарантированная производительность, полученная путем решения уравнений матричного проектирования, означает, что
часто можно спроектировать систему управления, которая теоретически работает без
получение инженерной интуиции о проблеме.С другой
С другой стороны, частотные методы классической теории управления придают
большая интуиция.

Другой
Проблема в том, что современная система управления с любым компенсатором динамики может выйти из строя.
быть устойчивым к возмущениям, немоделированной динамике,
и шум измерения. С другой стороны, надежность встроена в
частотный подход с использованием таких понятий, как коэффициент усиления и запас по фазе.

Следовательно,
в 1970-х годах, особенно в Великобритании, была большая активность
Автор: Х.Х. Розенброк [1974], A.G.J. MacFarlane и I. Postlethwaite [1977] и другие, расширяющие классические
методы частотной области и корневой годограф для многомерных систем.
Успехи были достигнуты с использованием таких понятий, как характеристическое место, диагональ
доминирование и обратный массив Найквиста.

А
Основным сторонником классических методов для многомерных систем был И.
Горовица, чья теория количественной обратной связи (), разработанная в начале
1970-е годы обеспечивают надежную конструкцию с использованием диаграммы Николса.

В
В 1981 году появились основополагающие статьи Дж. Дойла и Г. Стейна [1981] и М.Г. Сафонов,
А.Дж. Лауб и Г.Л. Хартманн [1981]. Расширение
основополагающая работа Макфарлейна и Постлтуэйта [1977],
они показали важность графиков сингулярного значения по сравнению с
частота в надежной многопараметрической конструкции. Используя эти графики, многие из
классические методы частотной области могут быть включены в современный дизайн.
Эту работу в авиастроении и управлении технологическими процессами продолжал М.Афаны
[1986] и другие. Результатом является новая теория управления , которая сочетает в себе
лучшие черты классической и современной техники. Обзор этого надежного
современная теория управления предоставлена ​​П. Дорато
[1987].

1,2
ФИЛОСОФИЯ КЛАССИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Имея
некоторое понимание истории теории автоматического управления, теперь мы можем
кратко обсудим основные положения классической и современной теории управления.

Разработка
Как и в случае с усилителями с обратной связью, классическая теория управления была естественным
совмещен в частотной области и s-плоскости . Опираясь на преобразование
методы, это в первую очередь применимо для линейных систем, не зависящих от времени ,
хотя некоторые расширения нелинейных систем были сделаны с использованием, например,
описание функции.

описание системы, необходимое для проектирования средств управления с использованием методов Найквиста и
Боде — это величина и фаза частотной характеристики.Это выгодно
поскольку частотная характеристика может быть измерена экспериментально. Перевод
функция затем может быть вычислена. Для дизайна корневого локуса передаточная функция
нужный. Блок-схема широко используется для определения передаточных функций
композитные системы. Точное описание внутренней динамики системы
не нужен для классического дизайна; то есть только поведение ввода / вывода
системы имеет значение.

дизайн может быть выполнен вручную с использованием графических методов .Эти
методы дают большую интуицию и предоставляют средства управления
конструктор с рядом возможностей дизайна, так что в результате управления
системы не уникальны . Процесс проектирования — это инженерное искусство.

А
реальная система имеет помехи и измерительные шумы и не может быть описана
именно по математической модели, которую инженер использует при проектировании. Классический
теория естественна для проектирования систем управления, которые устойчивы к
такие нарушения, несмотря на них, дают хорошие результаты в замкнутом контуре.Крепкий
при проектировании используются такие понятия, как усиление и запас по фазе.

Простой
компенсаторы
как схемы пропорционально-интегрально-производной (PID), опережения-запаздывания или размывающих цепей
обычно используется в структуре управления. Влияние таких схем на
Графики Найквиста, Боде и корневого локуса легко понять, так что подходящий
Состав компенсатора можно выбрать. После проектирования компенсатор может быть
легко настраивается в режиме онлайн.

А
фундаментальным понятием классического управления является способность описывать замкнутый контур.
свойства с точки зрения разомкнутых свойств , которые известны или легко
мера.Например, графики Найквиста, Боде и корневого локуса представлены в терминах
передаточная функция разомкнутого контура. Опять же, подавление возмущений с обратной связью
свойства и установившаяся ошибка могут быть описаны с точки зрения возврата
разница и чувствительность.

Классика
Теория управления трудно применить в системе с несколькими входами и выходами (MIMO), или
Многоконтурные системы . Из-за взаимодействия контуров регулирования в
многопараметрическая система, каждая передаточная функция с одним входом / одним выходом (SISO)
могут иметь приемлемые свойства с точки зрения переходной характеристики и устойчивости, но
согласованное управляющее движение системы может оказаться неприемлемым.

Таким образом,
классический MIMO или многопетлевой дизайн требует
кропотливое усилие, используя подход , закрывая одну петлю за раз путем
графические приемы. Например, корневой годограф должен быть нанесен для каждого
элемент усиления с учетом ранее выбранных коэффициентов усиления. Это проб и ошибок
процедура, которая может потребовать нескольких итераций, и не гарантирует
хорошие результаты, или даже стабильность замкнутого цикла .

многомерные подходы в частотной области, разработанные британской школой во время
1970-е годы, а также теория количественной обратной связи преодолели многие из этих
ограничения, обеспечивающие эффективный подход к проектированию многих MIMO
системы.

1,3
ФИЛОСОФИЯ СОВРЕМЕННОГО КОНТРОЛЯ

Современное
Дизайн элементов управления — это, по сути, техника во временной области. Точное пространство состояний
требуется модель контролируемой системы или завода. Это
вектор первого порядка вектор дифференциальное уравнение вида

dx / dt
= Топор + Бу

y = Сх

, где x (t) — вектор внутренних
переменных или состояний системы, u (t) — вектор управляющих входов, а y (t)
— вектор измеренных выходов.Можно добавить термины шума для представления
шумы процесса и измерения. Обратите внимание, что растение описано в
область времени.

Сила современного контроля коренится в том факте, что модель в пространстве состояний
может также представлять систему MIMO как систему SISO. То есть u (t) и y (t) обычно являются векторами, элементами которых являются
отдельные скалярные входы и выходы. Таким образом, A, B, C — это матриц , у которых
элементы описывают динамические взаимосвязи системы.

Современное
методы управления были впервые прочно установлены для линейных систем.
Расширения до нелинейных систем могут быть сделаны с помощью Ляпунова.
подход, который легко распространяется на системы MIMO, динамическое программирование и другие
техники. Оптимальные схемы управления без обратной связи могут быть определены для нелинейных
систем путем решения нелинейных двухточечных краевых задач.

Ровно
как и в классическом случае, некоторые фундаментальные вопросы о производительности
Система с замкнутым контуром может быть атакована путем исследования свойств разомкнутого контура .Например, свойства управляемости и наблюдаемости разомкнутого контура.
(0 (Глава 2) дает представление о том, чего можно достичь с помощью обратной связи
контроль. Разница в том, что для работы с моделью пространства состояний хорошо
знание матриц и линейной алгебры требуется .

Кому
достичь подходящих свойств замкнутого контура, управление с обратной связью формы

ед. =
-Kx

можно использовать. Коэффициент усиления обратной связи K
представляет собой матрицу , элементами которой являются индивидуальные коэффициенты усиления управления в
система.Поскольку все состояния используются для обратной связи, это называется переменной состояния .
обратная связь . Обратите внимание, что множественные коэффициенты обратной связи и большие системы легко
обрабатывается в этой структуре. Таким образом, если имеется n компонентов состояния (где n может
быть очень большим в аэрокосмической системе или системе распределения энергии) и m скаляр
управляет, так что u (t) является m-вектором, тогда K — матрица размера mxn с mn элементами,
соответствующие mn контурам регулирования.

В
стандартного линейно-квадратичного регулятора (LQR), коэффициент обратной связи K выбран так, чтобы
минимизировать квадратичный индекс производительности (PI) во временной области , например

 oo 

 J = / (x  T  Qx + u  T  Ru) dt 

 o 

Требуется минимум
все государственные траектории.Это расширение систем MIMO типа
ИП (ITSE, ITAE и др.), Которые использовались в классическом контроле. Q и R — весовые матрицы, которые служат в качестве дизайна .
Параметры . Их элементы можно выбрать, чтобы обеспечить подходящие
спектакль.

Ключом к дизайну LQR является
Тот факт, что, если матрица усиления обратной связи K может быть успешно выбрана так, чтобы J
конечно, то интеграл (0, содержащий нормы u (t) и x (t)) ограничен.
Если Q и R выбраны правильно, хорошо известные
математические принципы затем гарантируют, что x (t) и u (t)
идут к нулю со временем.Этот гарантирует стабильность замкнутого цикла , а также
ограниченные управляющие сигналы в замкнутой системе.

Может быть показан (см. Главу
3), что значение K, минимизирующее PI, равно

К = R ^-1 B ^T S

, где S — nxn
матрица, удовлетворяющая уравнению Riccati

0 = A ^T S + SA — SBR ^-1 B ^T S
+ Q.

В рамках этого LQ,
можно отметить несколько моментов.Во-первых, пока система (0 управляема и
Q и R выбраны подходящим образом, K определяется этими
уравнения гарантирует устойчивость замкнутой системы

dx / dt
= (A-BK) х + Bu.

Во-вторых, эта техника
легко применять даже для установок с несколькими входами, так как u (t)
может быть вектором, имеющим много компонентов.

В-третьих, решение LQR
полагается на решение уравнения проектирования матрицы (0, и поэтому
не подходит для ручных расчетов.К счастью, многие дизайнерские пакеты к настоящему времени
доступны на цифровых компьютерах для решения задачи Риккати.
расчетное уравнение для S и, следовательно, для получения K. Таким образом, компьютер
Дизайн является неотъемлемой частью современных средств управления.

Решение LQR является формальным
тот, который дает уникальный ответ на проблему управления с обратной связью один раз
выбран расчетный параметр Q. Фактически, инженерного искусства в
современный дизайн заключается в выборе весовых матриц PI Q и R .Теоретические основы этого процесса отбора были разработаны. Как только Q выбран правильно,
уравнение матричного дизайна формально решается для единственного K, что гарантирует
стабильность.

Обратите внимание, что K
вычисляется с помощью величин разомкнутого контура A, B, Q, так что современные и
классический дизайн имеет эту особенность определения свойств замкнутого контура в
общие термины разомкнутых величин. Однако в современном управлении все
элементы K определяются одновременно с использованием матричного дизайна
уравнения.Это соответствует закрытию всех контуров управления с обратной связью.
одновременно , что полностью контрастирует с режимом «один цикл за раз»
процедура проектирования классических средств управления.

К сожалению, формальный LQR
дизайн дает очень мало интуитивного представления о природе или свойствах
Замкнутая система . В последние годы этот недостаток был устранен.
с самых разных точек зрения.

Хотя дизайн LQR с использованием
обратная связь по состоянию гарантирует стабильность замкнутого цикла, все компоненты состояния
редко доступны для обратной связи в практических задачах проектирования.Следовательно, выходной сигнал обратной связи имеет вид

.

u = -Ky

полезнее. LQR дизайн
уравнения для обратной связи по выходу сложнее, чем (0, но легко
производные (см. главу 4).

Современный дизайн с обратной связью по выходу
позволяет проектировать от одного до контроллеров для сложных систем с несколькими
входов и выходов путем формального решения уравнений матричного проектирования на
цифровой компьютер.

Еще одним важным фактором является
следующее.В то время как обратная связь состояния (0 включает обратную связь от всех состояний к
все входы, не имеющие структуры в системе управления, обратная связь по выходу
закон управления (0 можно использовать для разработки компенсатора с желаемым динамическим
структура , восстановившая большую часть интуиции классического дизайна элементов управления.

Законы обратной связи типа (0 и (0
называются статическими , так как коэффициенты усиления постоянны или не более
изменяющийся во времени. Альтернативой статической обратной связи по выходу является использование динамического
компенсатор формы

дз / дт
= Fz + Gy + Eu

u = Гц
+ Dy.

Входы этого
Компенсатором являются входы и выходы системы. Это дает замкнутый цикл и
называется с динамической обратной связью по выходу . Задача дизайна — выбрать
матрицы F, G, E, H, D для хорошей замкнутой
спектакль. Важным результатом современного управления является то, что замкнутый контур
стабильность можно гарантировать, выбрав F = A-LC для некоторой матрицы L, которая является
вычисляется с использованием уравнения проектирования Риккати, аналогичного
(0. Остальные матрицы в (0 тогда легко определяются.Этот дизайн основан
по жизненно важному принципу разделения (Глава 10).

Недостаток дизайна
использование F = A-LC состоит в том, что тогда динамический компенсатор имеет такое же количество
внутренние состояния как растение. В сложной современной аэрокосмической и силовой установке
приложений этот размер может быть очень большим. Таким образом, различные техники для контроллера
Редукция и уменьшенная конструкция были разработаны.

В стандартном современном управлении,
предполагается, что система точно описывается математической моделью (0.В
на самом деле, однако, эта модель может быть лишь приблизительным описанием
настоящий завод. Более того, на практике могут возникать помехи, воздействующие на
растения, а также шум измерений при определении y (t).

LQR с использованием полного состояния
обратная связь обладает некоторыми важными свойствами устойчивости к таким расстройствам, например,
бесконечный запас усиления, 60
запаса по фазе и устойчивости к некоторым нелинейностям в контурах управления
(Глава 10). С другой стороны, LQR с использованием статического или динамического вывода
конструкция обратной связи не имеет гарантированных свойств устойчивости.С работой на
надежный современный контроль в начале 1980-х, теперь есть техника (LQG / LTR,
Глава 10) для разработки надежных систем управления с несколькими переменными. LQG / LTR дизайн
включает строгий анализ влияния неопределенностей моделирования на
устойчивость замкнутого контура и влияние помех на характеристики замкнутого контура.

С работой над надежным
современный дизайн, большая часть интуиции классических методов управления может
теперь будет включен в современный многопараметрический дизайн .

С современными разработками в цифровом формате
теория управления и системы с дискретным временем , современное управление очень
подходит для проектирования систем управления, которые могут быть реализованы на
микропроцессоры (Часть III книги). Это позволяет реализовать
динамика контроллера, который сложнее и эффективнее, чем
простые ПИД-регуляторы и структуры опережения-запаздывания классических элементов управления.

С недавней работой в матрице-фракции
описаний и полиномиального уравнения , объект MIMO может быть
описывается не в форме пространства состояний, а в форме ввода / вывода.Это прямой
расширение описания классической передаточной функции и, для некоторых
приложений, больше подходит, чем внутреннее описание (0.

ССЫЛКИ К ГЛАВЕ 1

Эйри, Г. Б., «О
Регулятор часов для обеспечения равномерного движения
Экваториалы, Мемуары Королевского астрономического общества , том II, стр. 249-267, 1840.

strm, K.J., Введение в
Теория стохастического управления , Нью-Йорк: Academic Press, 1970.

strm, K.J., and B. Wittenmark, Computer-Controlled Systems: Theory and
Дизайн , Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1984.

Беллман, Р., Динамический
Программирование , Нью-Джерси: Princeton Univ. Press, 1957.

Берталанфи, Л. фон, «А»
количественная теория органического роста », Human Biology , vol. 10,
С. 181-213, 1938.

Черный, H.S., «Стабилизированный»
Усилители обратной связи », Bell Syst. Tech. J. , 1934.

Bode, H.W., «Обратная связь»
Дизайн усилителя », Bell System Tech. J. , vol. 19, p. 42, 1940.

Бухарае, М., Краткое содержание
История теории управления , Внутренний отдел, Школа избранных. Eng., Ga.
Inst. of Technology, Атланта, Джорджия, 30332, 1973.

Браун, Г.С. и Д.П.
Кэмпбелл, Принципы сервомеханизмов , Нью-Йорк: Wiley, 1948.

Chestnut, H. and R.W. Mayer, Сервомеханизмы
и проектирование систем регулирования , т.1, 1951, т. 2, 1955, Wiley.

Desoer, C.A., «A»
Обобщение критерия Попова, IEEE Trans. Autom. Control , vol. AC-10, No. 2, pp. 182-185, 1965.

Дорато, П., «Исторический
Обзор робастного управления, Журнал IEEE Control Systems Magazine , стр.
44–47, апрель 1987 г.

Дойл, Дж. К. и Г. Штейн,
«Дизайн с многовариантной обратной связью: концепции классического / современного
Синтез, « IEEE Trans. Automat. Contr. , vol.AC-26, стр. 4-16,
Февраль 1981 г.

Эванс, W.R., «Графический
Анализ систем управления, Trans. AIEE , vol. 67, pp. 547-551, 1948.

Friedland, B., Система управления
Дизайн: Введение в методы пространства состояний , Нью-Йорк: McGraw-Hill,
1986.

Фуллер, A.T., «Ранний
Развитие теории управления », Trans. ASME (J. Dynamic Systems,
Измерение и контроль) , т. 98G, нет. 2, стр. 109-118, июнь 1976 г.

Фуллер, A.T., «Ранний
Развитие теории управления II », Trans. ASME (J. Dynamic Systems,
Измерение и контроль) , т. 98G, нет. 3 стр. 224-235, сентябрь 1976 г.

Gelb, A., ed., Applied
Оптимальная оценка , Кембридж: MIT Press, 1974.

Холл, A.C., «Заявка»
от теории цепей к разработке сервомеханизмов «, J. Franklin Inst. ,
1966.

Хзен, Х.Л., «Теория
Сервомеханизмы « J.Franklin Inst ., 1934.

.

Гурвиц А., «На
Условия, при которых уравнение имеет корни только с отрицательными вещественными числами
Parts, Mathematische Annalen , vol. 46, pp. 273-284, 1895.

Джеймс, Х.М., Н.Б. Николс,
и Р.С. Филлипс, Теория сервомеханизмов , Нью-Йорк: МакГроу-Хилл,
M.I.T. Радиационная лаборатория. Серия, Vol. 25, 1947.

Юрий Е.И., «Недавний
Достижения в области дискретных данных и цифровых систем управления », Proc.Конф. Int. Федерация Автомат. Контроль , с. 240-246, Москва, 1960.

Кальман Р.Е., «Взносы
к теории оптимального управления », Bol .
Soc. Мат. Mexicana , т. 5. С. 102-119, 1960.

.

Кальман Р.Э. «Новый подход.
к задачам линейной фильтрации и прогнозирования, ASME J. Basic Eng. ,
т. 82, стр. 34-45, 1960.

Kalman, R.E. и Р.С. Бьюси, «Новые результаты в линейной фильтрации и прогнозировании»
Теория », ASME J.Базовый англ. , т. 80, стр. 193–196, 1961.

Kalman, R.E., and J.E. Bertram,
«Анализ и проектирование систем управления с помощью« второго метода »Ляпунова. I. Системы с непрерывным временем», Trans. КАК Я
J. Basic Eng. , стр. 371-393, июнь 1960.

Колмогоров А.Н.,
«Интерполяция и экстраполяция по Стантарену
Зуфаллиген Фольген, « Bull.
Акад. Sci. СССР , сер. Математика. т. 5. С. 3-14, 1941.

.

Кун, Т.С., Структура научных революций ,
Чикаго: Univ.of Chicago Press, 1962.

Куо, Бенджамин К., Анализ
и синтез систем управления выборочными данными , Нью-Джерси: Прентис-Холл,
1963.

Лауэр, Х., Р.Н. Лесник и Л. Matdon, Сервомеханизм
Основы , Нью-Йорк: McGraw-Hill 1947.

Ляпунов М.А., Problme gnral de la stabilit du mouvement, Ann.
Фак. Sci. Тулуза , т. 9. С. 203-474, 1907. (Перевод
Оригинальная статья опубликована в 1892 г. в журнале Comm.Soc. Математика. Харьков
и переиздан как Vol. 17 в Ann. Математические исследования, Принстонский университет
Press, Princeton, N.J., 1949.)

.

MacColl, L.A., Fundamental
Теория сервомеханизмов , Нью-Йорк: Ван Ностранд,
1945.

MacFarlane, A.G.J., I. Postlethwaite, «Обобщенная стабильность Найквиста».
Критерий и многомерные корневые локусы, Int. J. Contr. , vol. 25,
С. 81-127, 1977.

Максвелл, Дж. К., «Он»
Губернаторы, Proc.Royal Soc. Лондон , т. 16. С. 270-283, 1868.

.

Mayr, O., The
Истоки управления с обратной связью , Кембридж: MIT Press, 1970.

Минорский Н., «Направленный»
Устойчивость и автоматически управляемые тела «, J. Am. Soc. Nav. Eng. ,
т. 34, стр. 280, 1922.

Нарендра, К.С., и Р.М.
Голдвин: «Геометрический критерий устойчивости некоторых нелинейных неавтономных систем», IEEE Trans. Теория схем ,
т.КТ-11, нет. 3. С. 406-407, 1964.

.

Найквист, Х.,
«Теория регенерации», Bell Syst. Tech. J. , 1932.

Понтрягин, Л.С., В.Г. Болтянский, Р. Гамкрелидзе и
Е.Ф. Мищенко, В
Математическая теория оптимальных процессов, , Нью-Йорк: Wiley, 1962.

Попов В.М., Абсолют.
Устойчивость нелинейных систем автоматического управления // Автомат.
Контроль , т. 22, нет. 8. С. 857-875, 1961.

Рагаццини, J.R., and G.F. Франклин, Выборочные данные
Системы управления , Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1958.

Рагаццини, Дж. Р. и Л. А. Заде, «Анализ систем выборочных данных», Trans.
AIEE , т. 71, часть II, стр. 225-234, 1952 г.

Rosenbrock, H.H., Компьютерный
Проектирование систем управления , Нью-Йорк: Academic Press, 1974.

Routh, E.J., Трактат
об устойчивости данного состояния движения , Лондон: Macmillan & Co.,
1877.

Сафонов М.Г., А.Дж. Лауб, Г.Л. Хартманн, «Обратные свойства
Системы с несколькими переменными: роль и использование матрицы возвратных разностей », IEEE
Пер. Авто. Продолж. , т. 26, вып. 1. С. 47-65, 1981.

Sandberg, I.W., «A»
Частотное условие устойчивости систем с обратной связью, содержащих
Единый изменяющийся во времени нелинейный элемент, Bell Syst. Tech. J. , vol.
43, нет. 4. С. 1601–1608, 1964.

.

Truxal, J.Г., Автомат
Синтез системы управления с обратной связью , Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1955.

Вышнеградский И.А. О контроллерах.
прямого действия », Изв . СПБ Технолог. Ин-т. , 1877.

Уайтхед А.Н., Наука
и современный мир , Лекции Лоуэлла (1925), Нью-Йорк: Макмиллан, 1953.

Винер, Н., Экстраполяция, интерполяция и сглаживание
стационарных временных рядов с инженерными приложениями , Нью-Йорк: Wiley,
1949 г.

Винер, Н., Кибернетика : или Управление и связь в
Животное и машина, , Кембридж: MIT Press, 1948.

Замес, Г., «О
Стабильность ввода-вывода нестационарных нелинейных систем обратной связи, Часть I:
Условия, выведенные с использованием понятий петлевого усиления, конусности,
и положительность », IEEE Trans. Automatic Control , vol. AC-11, no.
2. С. 228-238, 1966.

.

Замес, Г., «О
Стабильность ввода-вывода нелинейных систем обратной связи с изменяющейся во времени системой, часть II:
Условия, связанные с кругами в частотной плоскости и секторе
Нелинейности », IEEE Trans.Автоматика , т. АС-11, вып.
3. С. 465-476, 1966.

.

Начало работы с конструктором систем управления
— Пример MATLAB и Simulink

Этот пример показывает, как настроить компенсаторы для системы управления с обратной связью, используя Control System Designer .

1) Определите требования к конструкции системы управления на графиках времени, частоты и отклика полюса / нуля.

3) Визуализируйте ответы с обратной связью и без обратной связи, которые динамически обновляются для отображения производительности системы управления.

Проблема проектирования компенсатора

Для этого примера спроектируйте компенсатор для системы

со следующими конструктивными требованиями:

• Нулевая ошибка установившегося состояния по отношению к ступенчатому входу.

• Время нарастания 80% менее 1 секунды.

• Время установления менее 2 секунд.

• Максимальный выброс менее 20%.

• Частота кроссовера без обратной связи менее 5 рад / с.

Open Control System Designer

Используйте стандартную структуру обратной связи с контроллером на прямом пути. Эта структура является архитектурой Control System Designer по умолчанию.

Открыть Control System Designer с указанным заводом.

 controlSystemDesigner (tf (1, [1,1]))
 

На вкладке Control System вы можете выбрать метод настройки компенсатора и создать графики отклика для анализа производительности вашего контроллера.Вы также можете хранить, сравнивать и экспортировать различные проекты систем управления.

Для этого примера настройте свой компенсатор графически, используя Root Locus Editor и разомкнутый Bode Editor , и подтвердите проект, используя замкнутый контур Step Response . По умолчанию Control System Designer отображает эти ответы при открытии. Чтобы добавить дополнительные графики отклика, щелкните New Plot .

Добавить проектные требования

Добавьте проектные требования во временной области к графику Step Response .Щелкните правой кнопкой мыши область построения и выберите Требования к конструкции> Новый . В раскрывающемся списке Тип требования проекта выберите Граница отклика шага . Введите требования к дизайну во временной области.

Щелкните ОК . Приложение добавляет требования к дизайну на график переходной характеристики в виде заштрихованной области исключения. Чтобы соответствовать требованию, ступенчатая характеристика должна оставаться за пределами этого региона.

Чтобы указать требование кроссовера в частотной области, щелкните правой кнопкой мыши область графика Bode Editor и выберите Design Requirements> New .В раскрывающемся списке Тип требования к конструкции выберите Верхний предел усиления и укажите требования к конструкции.

Щелкните ОК .

Компенсатор настройки

Чтобы удовлетворить требованиям проектирования с нулевой установившейся ошибкой, добавьте к компенсатору интегратор. Щелкните правой кнопкой мыши область графика Root Locus Editor и выберите Add Pole / Zero> Integrator .

Чтобы создать желаемую форму для графика корневого годографа, добавьте действительный ноль около -2.Щелкните правой кнопкой мыши область построения корневого геометрического места и выберите Добавить полюс / ноль> Реальный ноль . На графике корневого годографа щелкните левой кнопкой мыши действительную ось рядом с -2.

Чтобы создать более быстрый отклик за счет увеличения усиления компенсатора, в Bode Editor перетащите отклик амплитуды вверх. Чтобы удовлетворить требованиям частоты кроссовера, оставьте отклик ниже области исключения в редакторе Боде.

Чтобы просмотреть компенсатор, щелкните правой кнопкой мыши в области построения Bode Editor или Root Locus Editor и выберите Edit Compensator .

Вы также можете настроить параметры компенсатора, используя диалоговое окно «Редактор компенсатора».

Автоматическая настройка компенсатора

Помимо графической настройки, вы также можете использовать методы автоматической настройки. Чтобы выбрать метод автоматической настройки, щелкните Методы настройки .

• Настройка ПИД-регулятора , Настройка IMC и Синтез LQG — Расчет начальных параметров компенсатора на основе спецификаций настройки, таких как постоянные времени замкнутого контура.Для примера см. Разработка LQG Tracker с помощью Control System Designer.

• Настройка на основе оптимизации — Оптимизация компенсаторов с использованием проектных требований как во временной, так и в частотной области (требуется Simulink Design Optimization). Для примера см. Настройка контроллера двигателя постоянного тока (Оптимизация проекта Simulink).

• Формирование петли — Укажите желаемую целевую форму петли (требуется Robust Control Toolbox ™).

Техника управления | Стратегии выживаемости при отказе системы управления

Что происходит при выходе из строя систем управления? В аварийных ситуациях решающее значение имеет не столько реакция, сколько планирование реагирования.Как и во всех других областях техники, системы управления требуют тщательного планирования и проектирования, чтобы справиться с любой предсказуемой ситуацией, включая сбои, когда это возможно. Ни одна технология не идеальна, поэтому необходимо определить возможные типы отказов и разработать стратегии для устранения каждого из них. Это не означает, что инженерный подход требуется каждый раз, но такие факторы, как способ мониторинга системы, возможности системы аварийной сигнализации, доступность операторов, требования к времени безотказной работы процесса, вероятность возникновения, возможные последствия и безопасность процесса, просто чтобы назвать несколько, всегда нужно учитывать.

Почему? За последние 30 лет надежность и надежность системы управления прошли долгий путь. В настоящее время автоматизированная система управления считается жизненно важной частью инфраструктуры, которая помогает обеспечить бесперебойную работу заводов, насосных станций, инженерных сетей и перерабатывающих предприятий. Во всех процессах, кроме самых специализированных и небольших, времена, когда операторы обычно поворачивали клапаны, запускали и останавливали насосы вручную, а также следили за механическими датчиками, прошли. Задачи низкого уровня в настоящее время обычно обрабатываются автоматизированными системами управления.

Для устранения отказов систем управления обычно используются определенные подходы.

1. Ручное отключение оператора: Возможно, самый простой ответ на отказ системы управления — это приказ оператору (персоналу) остановить процесс вручную. В некоторых системах, где нет серьезных проблем с безопасностью, операторы всегда доступны, и есть способ, которым оператор может легко заметить проблему, иногда используется подход, инициированный оператором. При использовании подхода к останову вручную необходимо тщательно продумать, как оператор заметит сбой и каковы будут последствия, если возникнет задержка по времени, прежде чем оператор сможет остановить процесс.Для объектов без персонала и / или заводов с ограниченными возможностями системы аварийной сигнализации этот подход может быть трудным для эффективного использования.

2. Аварийная остановка: Во многих юрисдикциях для процессов должны быть установлены кнопки аварийной остановки и / или остановки процесса. В случае отказа системы управления они могут предоставить оператору более простой способ быстро остановить процесс. Обратной стороной является то, что эти типы кнопок обычно инициируют принудительное отключение, что не всегда может быть лучшим ответом на определенные типы сбоев системы управления.Например, в некоторых приложениях для перекачивания воды, когда оператор запускает вспомогательный насос, предпочтительнее, чем останов, инициированный оператором. Подобно ранее упомянутому методу ручного отключения, инициируемый вручную подход к аварийной остановке / остановке процесса также зависит от того, заметит ли оператор проблему и сможет ли она своевременно отреагировать на нее.

3. Автоматический переход в ручной: Другой вариант — попросить оператора переключить технологическое оборудование из автоматического режима в ручной, а затем продолжить выполнение процесса в ручном режиме.В зависимости от технологического процесса это может или не может быть возможным. Хотя этот подход может показаться привлекательным с точки зрения времени безотказной работы, простой запуск процесса вручную без помощи автоматизированной системы управления следует рассматривать с большой осторожностью. Процесс должен быть достаточно простым, чтобы оператор мог запустить его вручную, не перегружая его, и оператор должен иметь возможность справляться с любыми сбоями процесса без помощи отключенной системы управления. Кроме того, необходимо тщательно выявлять, оценивать и контролировать любые потенциальные риски для безопасности.Аналогичным образом, любые потенциальные воздействия на систему сигнализации и / или снижение возможностей регистрации данных также должны быть тщательно рассмотрены, прежде чем пытаться запустить процесс вручную. Для некоторых процессов подход, когда оператор запускает их в ручном режиме, может быть неприемлемым из-за потенциального риска.

4. Отключение системы безопасности: В процессах, требующих автоматизированных независимых систем безопасности, система безопасности является еще одним способом обработки отказов системы управления.Для процессов, в которых они используются, система безопасности обычно рассчитана на принудительное отключение. Системы безопасности могут варьироваться от простых цепей аварийного останова до систем SIS с высокой степенью резервирования в стиле ISA84 (инструментальные системы безопасности), которые используют несколько методов автоматического отключения. Предостережение, связанное с использованием системы безопасности при отказе системы управления, заключается в том, что для активации системы безопасности процесс часто должен выходить из-под контроля. Это также реактивный подход, а не упреждающий метод борьбы с отказами системы управления.Конечным результатом активации системы безопасности почти всегда является принудительное отключение, которое оказывает очевидное влияние на время безотказной работы.

Вышеупомянутые подходы реагируют на результаты отказа системы управления, а не на сами отказы системы управления.

5. Резервирование: Альтернативный метод работы с отказами системы управления состоит в том, чтобы сделать систему управления менее склонной к сбоям за счет использования резервирования. Резервные компоненты, такие как резервные источники питания, несколько процессоров, отказоустойчивые карты ввода-вывода, сети с двойной магистралью и резервное оборудование, а также логика автоматического переключения при отказе могут значительно снизить вероятность отказа системы управления.За счет обработки отказов с помощью встроенного резервирования в первичной системе управления часто можно избежать дорогостоящих принудительных остановов. Этот подход требует затрат, поскольку реализация избыточности в системе управления часто может быть дорогостоящим мероприятием. В некоторых первичных системах управления могут существовать проблемы с реализацией, обеспечивающие плавное переключение между резервными компонентами системы.

6. Вторичное резервирование: Когда наличие полностью резервированной первичной системы управления нецелесообразно, несколько иной подход заключается в использовании вторичной системы управления в качестве резервной.Использование вторичных систем управления может особенно хорошо подходить для приложений, где стоимость полностью резервированной первичной системы управления непомерно высока. Вторичная система управления обычно предназначена для «принятия на себя» процесса в одной или обеих из следующих ситуаций: (а) когда значение процесса (например, уровень в резервуаре) превышает значение, достижение которого нормальная система управления может предотвратить. или (b) когда сигнал о работоспособности системы от первичной системы управления указывает, что вторичная система должна взять на себя управление.Вторичные системы управления часто имеют свои собственные датчики, преимущество которых заключается в том, что на них не влияют отказы приборов в первичной системе управления.

Вторичная система управления также может запускаться проводным «отказоустойчивым», часто электрическим сигналом, который указывает на отказ в первичной системе управления. Например, насосная станция для сточных вод с резервуаром для сточных вод может использовать ПЛК с датчиком уровня для своей основной системы управления и набор поплавковых выключателей с логикой электрического реле в качестве резервной системы управления.

В случае отказа ПЛК или датчика уровня поплавковые выключатели и реле берут на себя управление насосами. Во многих системах хорошо реализованная вторичная система управления может привести к значительному увеличению времени безотказной работы по привлекательной цене. Однако внедрение вторичных резервных систем управления может вызвать проблемы при проектировании того, как устройства вывода, такие как насосы и клапаны, должны плавно переходить от первичного к вторичному управлению, когда это необходимо. Возможность автоматического переключения устройств вывода и конечных элементов управления требует тщательного планирования и системной интеграции.

Выбрать среди опций

В общем, когда происходит отказ системы управления, обычно предпочтительнее полагаться на резервирование системы управления и / или резервные системы управления. Когда не используются резервные и / или резервные системы управления, проблемы с системой управления обычно приводят к отключениям. Кроме того, решение оператора продолжить выполнение процессов в ручном режиме не всегда является вариантом из-за уровня укомплектованности персоналом и потенциальных проблем с безопасностью. Системы, которые могут автоматически восстанавливаться после незначительных проблем системы управления, почти всегда предпочтительнее систем, требующих вмешательства оператора каждый раз, когда возникает проблема.

Эффективное проектирование завода требует разнообразной команды профессионалов и многогранного подхода. Начиная со знания самого процесса, группа разработчиков должна учитывать индивидуальные характеристики процесса и характеристики системы управления. Сбои в системе управления — это возможность, о которой мы все должны знать. Главное — убедиться, что когда они случаются, у нас есть надежный план и стратегия, как с ними бороться.

— Грэм Нэсби, инженер-инженер, PMP, инженер, Eramosa Engineering Inc., Гуэлф, Онтарио, Канада, входит в число Control Engineering Leaders Under 40, Class of 2011. Автор: Крис Вавра, Control Engineering , www.controleng.com

Нэсби, лицензированный профессиональный инженер, работал в различных отраслях, от информационных технологий и разработки программного обеспечения до фармацевтики и производства полупроводников. Он разрабатывает автоматизированные системы управления и мониторинга для муниципального сектора водоснабжения и канализации в Eramosa Engineering Inc. Грэм также является членом комитетов стандартов ISA18, ISA101 и CSC / IEC TC65.

www.eramosa.com

Канал управления процессом

Eramosa Engineering Inc, с 01.03.2015 является членом CSIA

Глоссарий терминологии управления процессами

А
B
C
D
E
F
грамм
ЧАС
я
J
K
L
M
N
О
п
р
S
Т
U
V
W
Z

Переменный ток

Электрический ток, который через определенные промежутки времени меняет направление потока на противоположное.

Частота сети переменного тока

Частота линии электропередачи переменного тока, измеряемая в герцах (Гц), обычно 50 или 60 Гц.

Точность

Близость между значением, показанным измерительным прибором, и соответствующим истинным значением. Точность датчика основана на
Стандарты США NIST (NBS).

Точность — точность калибровки

Близость между значением, указанным измерительным прибором, и физической постоянной или известным эталоном.

Точность — точность управления

Возможность поддерживать процесс на желаемой настройке. Это функция всей системы, включая датчики,
контроллеры, нагреватели, нагрузки и неэффективность.

Точность — Точность индикации

Сходство между отображаемым значением и измеренным значением. Обычно выражается как + или -, процент от диапазона или количество
цифры.

Точность — точность настройки

Близость между значением, установленным устройством ввода, например циферблатом, и желаемым значением.Обычно выражается в процентах
диапазона или количества цифр.

Действие

Реакция выхода на изменение переменной процесса. См. Также прямое действие, обратное действие.

Фактический

Текущее значение контролируемой переменной.

Адрес

Цифровой идентификатор контроллера при использовании в компьютерных коммуникациях.

Аварийный сигнал — Аварийный сигнал отклонения

Предупреждает, что процесс превысил или упал ниже определенного диапазона вокруг заданного значения.На аварийные сигналы можно ссылаться по фиксированному
количество градусов, плюс или минус, от заданного значения.

Аварийный сигнал — Контур аварийного сигнала

Любая система аварийной сигнализации, которая включает диапазон высокого и низкого отклонения процесса, зону нечувствительности, цифровые входы и вспомогательные управляющие выходы.

Авария — Авария процесса

Предупреждает, что значения процесса превышают настройку аварийного сигнала процесса. Фиксированное значение, не зависящее от уставки.

Температура окружающей среды

Температура окружающей атмосферы, включая окружающую среду и воздух, окружающий используемое оборудование.

Аналоговая трансмиссия

Передача данных в виде непрерывного сигнала, в отличие от цифрового сигнала включения / выключения.

Защита от сброса

Эта функция ПИД-регулятора предотвращает работу интегральной схемы (сброса), когда температура выходит за пределы допустимого диапазона.
зона пропорциональности, таким образом стабилизируя систему.

Скорость передачи

Скорость передачи информации при последовательной связи, измеряется в битах в секунду.

Черное тело

Идеальная поверхность, поглощающая все падающее излучение, независимо от длины волны, направления падения и поляризации. Это
излучает максимально возможную энергию для данных спектральных и температурных условий. Черное тело имеет коэффициент излучения 1,00.
См. Коэффициент излучения.

Безударный переход

Ситуация, при которой управляющий выход поддерживается на одном уровне при переходе от автоматического управления к ручному.

Взрыв огня

Метод управления мощностью, который многократно включает и выключает полные циклы переменного тока. Также называется стрельбой с нулевым перекрестным огнем, он переключается рядом с
точка нулевого напряжения синусоидальной волны переменного тока. Последовательный огонь с переменной скоростью выборочно поддерживает или передает циклы переменного тока для достижения желаемого
уровень мощности.

Калибровка

Сравнение измерительного устройства (неизвестного) с аналогичным или лучшим эталоном.

Калибровочное смещение

Регулировка для устранения разницы между отображаемым значением и фактическим значением.

Каскадное управление

Управление, при котором выход одного контроллера является уставкой для другого.

CE

Знак производителя, подтверждающий соблюдение законов Европейского Союза (ЕС), регулирующих продукцию, продаваемую в Европе.

Соответствует CE

Соответствует основным требованиям европейских директив по безопасности и / или электромагнитной совместимости.

по Цельсию

Ранее назывался Цельсия. Температурная шкала, при которой вода замерзает при 0 ° C и закипает при 100 ° C при
стандартное атмосферное давление. Формула преобразования в шкалу Фаренгейта: degF = (1,8 * degC) + 32.

Центральная длина волны

Центральная длина волны — это арифметический центр полосы пропускания полосового фильтра. Это не обязательно то же самое, что и пик
длина волны.

Болтовня

Быстрое включение и выключение электромеханического реле или реле смещения ртути из-за недостаточной пропускной способности контроллера.Обычно это вызвано чрезмерным усилением, небольшим гистерезисом и коротким временем цикла.

Управление с обратной связью

Система управления, в которой все регулировки, необходимые для поддержания системы, происходят автоматически через сигнал обратной связи от
датчик.

Холодный спай

Точка соединения между металлическими термопарами и электронным прибором.

Компенсация холодного спая

Электронное средство для компенсации эффективной температуры холодного спая.

Подавление синфазного сигнала (CMR)

Способность электронного устройства устранять влияние шума переменного или постоянного тока между сигналом и землей. Обычно выражается в
дБ при постоянном токе до 60 Гц. См. Также Отклонение в нормальном режиме.

Цикл управления

Скорость обновления выходного сигнала.

Режим управления

Форма вывода или тип управляющего воздействия, используемого контроллером для управления температурным процессом, т.е.е. вкл выкл,
временное дозирование, PI, PID или ручное.

CSA

Канадское управление по стандартам

CWL

Центральная длина волны — это арифметический центр полосы пропускания полосового фильтра. Это не обязательно то же самое, что и пик
длина волны.

Время цикла

Время, обычно выражаемое в секундах, в течение которого контроллер выполняет один цикл включения / выключения.

Д.С.

Постоянный ток. Электрический ток, который течет от источника только в одном направлении.

дБ (децибел)

Двадцать логарифмов по основанию 10 отношения двух напряжений. Каждые 20 дБ соответствуют коэффициенту напряжений 10; каждые 10
дБс к соотношению напряжений 3,162.

Зона нечувствительности

Область, выбранная около заданного значения, в которой пропорциональное управление не поддерживается. Обычно это между нагревом и охлаждением.
полосы пропорциональности.

Декалибровка

Выходной сдвиг термопары так, что он больше не соответствует установленным стандартам. Сдвиг вызван
изменение сплавов в проводниках термопар.

Степень

Шаг на шкале температуры или шаг вращения шкалы. Расположение ориентира в электротехнике
или фаза в цикле в механических или электрических циклических масштабах.(Один цикл равен 360 градусам).

Производный инструмент

Скорость изменения переменной процесса. Также называется «ставка».

Немецкие промышленные нормы (DIN)

Немецкое агентство, устанавливающее стандарты проектирования и размеров, получившие всемирное признание.

Отклонение

Разница между значением контролируемой переменной и значением, при котором она контролируется.

Дифференциальное управление

Алгоритм управления, в котором уставка представляет собой желаемую разницу между двумя процессами. Затем элемент управления манипулирует
второй процесс и удерживает его на заданном значении относительно первого.

DIN

См. Немецкие промышленные нормы

Прямое действие

Действие управления выходом, при котором увеличение переменной процесса вызывает увеличение выхода.Приложения для охлаждения
обычно используют прямое действие.

Дрифт

Изменение чтения или значения, происходящее в течение длительного времени. Изменения температуры окружающей среды, старение компонентов, загрязнение,
влажность и сетевое напряжение могут способствовать дрейфу.

Двухэлементный датчик

Датчик с двумя независимыми чувствительными элементами. Обычно используется для измерения температурных градиентов или обеспечения резервирования в
узел одноточечного датчика.

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Способность оборудования или системы функционировать, как задумано, в электромагнитной среде без недопустимых
электромагнитные помехи в этой среде или воздействие электромагнитных помех в ней.

Электромагнитные помехи (EMI)

Электрический и магнитный шум, накладываемый на систему. Существует множество возможных причин, например включение питания переменного тока внутри устройства.
синусоидальная волна.EMI может мешать работе органов управления и других устройств.

Коэффициент излучения

Отношение излучения, испускаемого поверхностью, к излучению, испускаемому черным телом при той же температуре.

Событие

Программируемый выходной сигнал ВКЛ / ВЫКЛ. События могут управлять периферийным оборудованием или процессами или выступать в качестве входных данных для другого
контур управления или контроля.

Взрывозащищенный корпус

Корпус, предназначенный для противодействия взрыву газов внутри, для изоляции искр внутри от взрывоопасных или легковоспламеняющихся веществ.
вещества снаружи, и для поддержания внешней температуры, которая не воспламенит окружающие горючие газы или жидкости.

Удлинительный провод

dashed_border_bottom «> См. Удлинительный провод термопары

Внешний источник питания трансмиттера

Источник постоянного напряжения, питающий внешние устройства.

Экструзия

Процесс, при котором материал плавится и пропускается через фильеру для создания желаемой формы.

по Фаренгейту

Температурная шкала, которая устанавливает температуру замерзания воды на 32ºF и ее точку кипения на 212ºF в стандартных условиях.
атмосферное давление.Формула преобразования в градусы Цельсия: ºC = 5/9 (ºF — 32ºF).

Фильтр — Цифровой фильтр (dF)

Фильтр, который замедляет реакцию системы, когда входные данные меняются нереалистично или слишком быстро. Эквивалент стандарту
резисторно-конденсаторный (RC) фильтр.

Поток

Движение жидкостей или газов под действием силы.

FM

См. Утвержденный FM

Утверждено FM

Прибор, отвечающий набору спецификаций, установленных Factory Mutual Research Corporation.

Форма A

Однополюсное реле на одно переключение, в котором используются только нормально разомкнутые (NO) и общие контакты. Эти контакты замыкаются, когда
катушка реле находится под напряжением. Они открываются при снятии питания с катушки.

Форма A или C

Электромеханическое реле, способное работать в форме A или C, выбираемое с помощью перемычки.

Форма B

Однополюсное реле на одно направление, в котором используются только нормально замкнутые (NC) и общие контакты.Эти контакты открываются, когда
катушка реле находится под напряжением. Они закрываются при снятии питания с катушки.

Форма C

Однополюсное двухпозиционное реле, использующее нормально разомкнутый (NO) контакт формы A или формы B.

Частота

Количество циклов за определенный период времени, обычно измеряемое в циклах в секунду. Также обозначается как Герц (Гц).
Обратное называется периодом.

Земля

Электрическая линия с таким же электрическим потенциалом, что и окружающая земля. Электрические системы обычно заземляются для защиты людей.
и оборудование от ударов из-за неисправностей. Также называется защитным заземлением.

Контур заземления

Состояние, создаваемое, когда два или более пути для электричества создаются в линии заземления, или когда один или несколько путей проложены.
создан в щите.Контуры заземления могут создавать нежелательный шум.

Общий потенциал

Электрический потенциал земли. Считается, что цепь, клемма или шасси имеют потенциал земли, когда они используются в качестве
ориентир для
другие потенциалы в системе.

Термопара с заземлением

Термопара, сконструированная таким образом, что измерительный спай является неотъемлемой частью материала оболочки.Гальванической развязки нет
предусмотрено в этом типе строительства.

Радиатор

Любой объект, который проводит и рассеивает тепло от объекта, контактирующего с ним. Также оребренный кусок металла,
обычно алюминий, то есть
используется для отвода тепла, выделяемого электрическими и электронными устройствами.

Герц (Гц)

Частота, измеряется в циклах в секунду.

Гистерезис

Диапазон изменения параметра процесса около заданного значения, необходимого для повторного включения управляющего или аварийного выхода.

ввод / вывод

Вход / выход — аналоговый или дискретный.

МЭК

Международная электромеханическая конференция

Импеданс

Полная оппозиция цепи потоку переменного тока.Он включает сопротивление и реактивное сопротивление и составляет
измеряется в омах.

Ввод

Информация о переменных процесса, передаваемая в прибор.

Масштабирование входа

Возможность масштабировать входные показания (показания в процентах от полной шкалы) до технических единиц переменной процесса.

Тип входа

Тип сигнала, подключенного к входу, например термопара, RTD, линейный или технологический.

Американское общество приборостроения (ISA)

Инженерное общество, которое определяет и поддерживает стандарты для научных и технических измерительных устройств.

Сопротивление изоляции

Сопротивление, измеренное между двумя изолированными точками преобразователя при приложении определенного постоянного напряжения при комнатной температуре.

Интегральный

Функция в ПИ-регуляторе, которая регулирует переменную процесса на заданное значение после стабилизации системы.

IP-коды (передача Ingreso)

Международная система классификации для защиты корпусов электрического оборудования от попадания посторонних предметов.

ИПТС-48, -68

Международные практические температурные шкалы 1948 и 1968 годов. Они были заменены ITS-90. См. ИТС-90.

ISA

См. Приборное общество Америки

Изоляция

Электрическое разделение цепей от цепей высокого напряжения.

ИТС-90

Международная температурная шкала 1990 года. Стандартная шкала, состоящая из фиксированных точек, которые близко соответствуют термодинамическим температурам.
Все температуры между фиксированными точками выводятся путем интерполяции с использованием назначенного инструмента интерполяции. Принят в конце 1993 г.
эта шкала заменяет как IPTS-48, так и -68.

JIS

См. Объединенные промышленные стандарты.

Объединенные промышленные стандарты (JIS)

Японское агентство, которое устанавливает и поддерживает стандарты для оборудования и компонентов. Также известен как JISC
(Японский комитет промышленных стандартов), его функции аналогичны немецким промышленным нормам Германии (DIN).

Переход

Точка, где два разнородных металлических проводника соединяются, образуя термопару.

Спай — Холодный спай

Точка соединения между металлическими термопарами и электронным прибором.См. Ссылочный переход.

Соединение — Открытое соединение

Тип зонда термопары, в котором горячий или измерительный спай выступает за пределы материала оболочки и полностью обнажен.
к измеряемому веществу. Обычно это дает самое быстрое время отклика. Электрическая изоляция не предусмотрена.

Соединение — Соединение с заземлением

Тип зонда термопары, в котором горячий или измерительный спай является неотъемлемой частью материала оболочки.Нет
предусмотрена электрическая изоляция.

Соединение — Изолированное соединение

Форма зонда термопары, в которой измерительный спай полностью заключен в защитную оболочку и электрически
изолированы от него. Обычно это называется незаземленным переходом.

Соединение — Измерительное соединение

Спай термопары, прикрепляемый к измеряемому материалу или вставляемый в него.Также называется горячим спаем.

Соединение — Контрольное соединение

Спай в цепи термопары поддерживается при стабильной известной температуре (холодный спай). Стандартная эталонная температура
составляет 32ºF (0ºC).

спай — спай термопары

Точка соединения двух разнородных металлических проводников. В типовой схеме термопары имеется измерительный спай
и эталонный спай.См. Измерительный спай и эталонный спай.

Соединение — Незаземленное соединение

См. Изолированный переход

Кельвин (К)

Абсолютная шкала температуры. Нулевой Кельвин — это абсолютный ноль. В шкале Кельвина не используется символ градуса (градусы).
(0C = 273,15 К, 100C = 373,15 К)

Кило (k)

Префикс, означающий тысячу.

Киловатт (кВт)

Единица электрической мощности, равная 1000 Вт или 3412 БТЕ в час, когда коэффициент мощности равен 1.0.

Киловатт-час (кВтч)

Единица электроэнергии, или работа, израсходованная на один киловатт за один час. Также выражается как 1000 ватт-часов.

Отставание

Задержка между выводом сигнала и откликом прибора, на который отправляется сигнал.

Утечка

Путь с низким сопротивлением в материалах, которые обычно являются изоляторами.

светодиод

См. Светоизлучающий диод.

Светоизлучающий диод (LED)

A твердотельное электронное устройство, которое светится при прохождении через него электрического тока.

Предельный или предельный регулятор

Высоконадежное дискретное устройство безопасности (дублирующее первичный контроллер), которое контролирует и ограничивает температуру
процесс, или точка в процессе. Когда температура превышает или опускается ниже установленного предельного значения, контроллер предельного значения отключает питание.
через цепь нагрузки.Ограничительный контроллер может защитить оборудование и людей, если он правильно установлен с собственным источником питания,
линии электропередач, выключатель и датчик.

Линеаризация, квадратный корень

Извлечение линейного сигнала из нелинейного сигнала, соответствующего измеренному потоку от датчика потока. Также называется квадратным
извлечение корня.

Жидкокристаллический дисплей (LCD)

Тип цифрового дисплея, изготовленного из материала, который изменяет коэффициент отражения или пропускания при приложении к нему электрического поля.

Нагрузка

Потребление электроэнергии процессом, выраженное в мощности (ваттах), токе (амперах) или сопротивлении (омах). Предмет или вещество, которое
должен нагреваться или охлаждаться.

Мастер

Устройство, которое передает сигнал заданного значения на другие управляющие устройства, называемые пультами дистанционного управления.

Максимальное сопротивление нагрузки

Наибольшая нагрузка, с которой может работать устройство вывода.Обычно указывается в омах.

Максимальный выходной импеданс

Наибольшая нагрузка, которую может выдерживать устройство вывода, обеспечивая при этом полный диапазон вывода.

MDR

См. Реле — смещение ртути

Ртутное реле перемещения (MDR)

См. Реле — смещение ртути

Микровольт

Одна миллионная вольта

мил

Одна тысячная дюйма, или 0.001 дюйм в десятичной форме.

Миллиампер (мА)

Одна тысячная ампера.

Милливольт (мВ)

Одна тысячная вольта.

Национальное бюро стандартов (NBS)

Теперь называется Национальным институтом технологий стандартов (NIST).

Национальный электротехнический кодекс (NEC)

Набор спецификаций, разработанных для безопасного применения и использования электроэнергии и устройств в США.

Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA)

Ассоциация в США, устанавливающая спецификации и номинальные характеристики электрических компонентов и устройств.
Соответствие производителям является добровольным.

Национальный институт стандартов и технологий (NIST)

Государственное агентство США, ответственное за установление научных и технических стандартов.Ранее Национальное бюро
Стандарты.

Национальная трубная резьба (NPT)

Стандарт конической трубной резьбы, используемый в Северной Америке.

НБС

См. Национальное бюро стандартов.

NEC

См. Национальный электротехнический кодекс.

NEMA

Стандарт Национальной ассоциации производителей электрооборудования.

NEMA 1

Общего назначения для помещений.

NEMA 2

Защита от капель для помещений.

NEMA 3

Пыленепроницаемый, непромокаемый и устойчивый к мокрому снегу (ледостойкий).

NEMA 4

Водонепроницаемость и пыленепроницаемость — внутри и снаружи

NEMA 4X

Водонепроницаемость, пыленепроницаемость и защита от коррозии — внутри и снаружи помещений.

NIST

См. Национальный институт стандартов и технологий.

Шум

Нежелательные электрические сигналы, которые обычно создают помехи сигналам в датчиках и цепях датчиков.
См. Электромагнитные помехи (EMI).

Подавление нормального режима (ЯМР)

Способность электрического устройства отфильтровывать шум, наложенный на сигнал и приложенный к входным клеммам SIG HI — SIG LO.Обычно выражается в дБ при 50/60 Гц.

Смещение

Разница температур между заданным значением и фактической температурой процесса. Также называется «спад».

Закон Ома

Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению; указано как: E = IR Где: I = Ампер,
I = E / R, E = Вольт, R = E / I, R = Ом. Полный закон Ома также включает отношения ватт к амперам, вольтам и омам.

Включение / выключение

Метод регулирования температуры, при котором контроллер действует как переключатель, включающий или выключающий конечный элемент управления.
в зависимости от значения уставки.

Управление без обратной связи

Система управления без сигнала обратной связи от датчика.

Оптическая изоляция

Две электронные сети, соединенные через светодиод (светоизлучающий диод) и фотоэлектрический приемник.Нет электрической непрерывности
между двумя сетями.

OSHA

Закон о безопасности и гигиене труда. Также Управление по безопасности и гигиене труда, правительственное агентство США, которое
устанавливает и обеспечивает соблюдение стандартов безопасности на рабочем месте.

Выход

Действие управляющего сигнала в ответ на разницу между уставкой и переменной процесса.

Тип выхода

Форма управляющего выхода, такая как пропорциональное распределение по времени, распределенный переход через нуль, последовательный цифро-аналоговый преобразователь или аналоговый. Так же
описание электрического оборудования, составляющего выход, такого как реле, импульс напряжения или аналоговый.

Перебег

Величина, на которую переменная процесса превышает заданное значение до стабилизации. Противоположное состояние называется «недорезом».«

Фаза

Основанная на времени взаимосвязь между циклами переменного тока и фиксированной контрольной точкой. В электричестве это обычно выражается в угловых
градусов. Он описывает отношения напряжения и тока двух или более переменных сигналов.

Фазовый запуск

Режим управления мощностью в кремниевых выпрямителях (SCR). Фазово-угловое срабатывание изменяет точку, в которой тиристор переключает напряжение внутри
синусоидальная волна переменного тока.

ПИД-регулирование (пропорциональное, интегральное, производное)

Трехрежимное управляющее воздействие, в котором контроллер выполняет пропорциональное, интегральное (сброс) и производное (скорость) действие. Пропорциональное действие
гасит реакцию системы; интеграл корректирует смещение; а производная предотвращает перерегулирование и недооценку.

точность

Близость настройки, индикации, калибровки или управления измерительным устройством к фактическому значению измеряемой величины.Обычно выражается в процентах от полной шкалы.

Лента дозирующая

Область вокруг заданного значения, в которой управляющий выход не полностью или полностью выключен в течение всего временного цикла.

Пандус

Запрограммированная скорость повышения или понижения уставки и, следовательно, переменной процесса.

Диапазон

Область между двумя пределами, в которой измеряется величина или значение.Обычно его описывают в терминах нижнего и верхнего пределов.

Оценить время

См. Производные.

Холодный спай

Спай в цепи термопары, которая поддерживается при известной стабильной температуре (холодный спай). Стандартная ссылка
температура 0ºC (32ºF). Однако можно использовать и другие температуры.

Относительная влажность (RH)

Влажность воздуха по отношению к максимальной, которую он может содержать при таком же давлении и температуре.

Реле — механическое

Электромагнитное устройство, замыкающее или прерывающее цепь, физически приводя электрические контакты в контакт с
друг друга.

Реле — вытеснение ртути (MDR)

Устройство переключения мощности, в котором ртуть, перемещаемая плунжером, замыкает электрическую цепь через контакты.

Реле твердотельное (SSR)

Твердотельное переключающее устройство, которое замыкает или прерывает электрическую цепь без движущихся частей.

Пульт

Устройство, принимающее сигнал от главного контроллера.

Удаленная уставка

Функция, позволяющая устанавливать уставку из удаленного места с помощью аналогового сигнала.

Разрешение

Точность измеренного значения. Повышенное разрешение не обязательно означает повышение точности.

Повторная передача

См. Аналоговая трансмиссия

RoHS

Директива Европейского Союза, направленная на ограничение использования определенных опасных веществ, обычно встречающихся в электрических
и электронное оборудование.Продукт, соответствующий требованиям RoHS, не содержит этих опасных веществ (или не содержит их очень мало). За
для получения дополнительной информации о RoHS щелкните здесь.

РДТ

Температурный датчик сопротивления.

Частота дискретизации

Скорость, с которой входные данные опрашиваются для получения информации.

SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)

Твердотельное устройство, которое контролирует напряжение переменного тока на нагрузке в течение одного цикла с помощью срабатывания при переходе через ноль или по фазе.

Уставка

Требуемое значение контролируемой переменной.

Замачивание

Для поддержания желаемого значения переменной процесса.

Точка калибровки температуры

Температура, при которой выходной сигнал датчика сравнивается со стандартом.

Концевой выключатель температуры

Стандарт Factory Mutual (FM) 3545.См. Контроллер пределов.

Температура окружающей среды

Температура воздуха или другой среды, окружающей компоненты тепловой системы.

Термистор

Чувствительный к температуре пассивный полупроводник, который демонстрирует большое изменение электрического сопротивления при воздействии
небольшое изменение температуры, обычно с отрицательным температурным коэффициентом.

Термопара

Соединение двух разнородных металлов с выходным напряжением, пропорциональным разнице температур между
горячий спай и подводящие провода, подключенные к чувствительному устройству (холодный спай).

Защита от обрыва термопары

Способность устройства управления обнаруживать обрыв в цепи термопары и предпринимать заранее определенные действия.

Удлинительный провод термопары

Пара проводов, соединяющая датчик термопары с его эталонным спаем или приборами. Электродвижущая сила
(ЭДС) характеристики удлинительного провода должны быть аналогичны характеристикам ЭДС термопары.

Передатчик

Первичное устройство, которое преобразует измерение процесса в сигнал тока / напряжения для передачи на большие расстояния.

Симистор

Твердотельное устройство, используемое для переключения переменного тока.

UL

Underwriters Laboratories, Inc. Независимая лаборатория, устанавливающая стандарты для коммерческих и промышленных продуктов.

Нижний выстрел

Величина, на которую параметр процесса опускается ниже уставки перед стабилизацией.

Термопара без заземления

Конструкция термопары, в которой измерительный спай заключен в защитный слой и электрически изолирован.
из ножен.

Высококлассная защита от взлома

Форма обнаружения обрыва для перегоревших термопар. Сигнализирует оператору, что термопара перегорела.

Вольт-Ампер (ВА)

Измерение полной мощности.Произведение напряжения и тока в реактивной цепи. В (напряжение) · I (ток) = ВА. Период, термин
ватт используется для реальной мощности.

Напряжение (В)

Разница в электрических потенциалах между двумя точками в цепи. Это толчок или давление за током, протекающим через
схема. Один вольт (В) — это разность потенциалов, необходимая для перемещения одного кулона заряда между двумя точками в цепи, потребляя
один джоуль энергии.Другими словами, один вольт (В) равен одному амперу тока (I), протекающего через один ом сопротивления.
(R) или V = IR.

Ватт (Вт)

Измерение активной мощности. Произведение напряжения и тока в резистивной цепи. V (напряжение) · I (ток) = P
(мощность в ваттах).

Нулевой крест

Действие, обеспечивающее переключение выхода только в точках пересечения нулевого напряжения синусоидального сигнала переменного тока или вблизи них.См. Взрыв огня.

Нулевое переключение

См. Нулевой крест.

.