Устойчивость датчиков к действию высокочастотных помех

Для однотактных датчиков оценивается отношением «сигнал / шум» . Здесь: и_н — номинальное значение выходного сигнала; σ_u — среднеквадратичное отклонение помехи.

Чем больше отношение V, тем выше помехоустойчивые свойства датчика.

Выходной сигнал датчика u_д(t) можно представить в виде суммы двух сигналов: u_д(t)=u_н+δu(t), где δu(t) - высокочастотный случайный процесс, имеющий нулевое математическое ожидание М[δu(t)]=0, дисперсию D[δu(t)]=σ_u².

Для повышения помехозащищенности необходимо либо увеличивать значение u_н за счет возрастания чувствительности датчика (если помеха независима от его статической характеристики), либо осуществлять фильтрацию полезного сигнала и уменьшать дисперсии помехи σ_u²

Два типа фильтрации: фильтрация физическими методами полосовых фильтров (при этом такой фильтр реализует принцип частотного разделения полезного сигнала u_н и помехи δu(t)); фильтрация математическими методами (в этом случае выходной сигнал датчика u_д(t) квантуется в АЦП и полезный сигнал u_н выделяется на выходе вычислительного устройства).

Простейший вариант фильтрации - простое накопление, определение статистической оценки математического ожидания наблюдаемой величины.

Алгоритм статистического выделения полезного сигнала u_н учитывает исходные предпосылки о вероятностных свойствах случайной помехи δu(t)

Используются исходные предпосылки о статистических свойствах помехи δu(t): помеха имеет нормальный закон распределения с нулевым математическим ожиданием и дисперсией σ_u²; два соседних значения помехи являются статически независимыми; дисперсия помехи постоянна, т.е. D[δu(t)]=σ_u²=const.

Использование алгоритмов фильтрации в реальных условиях проверяют фактическое выполнение принятых предположений о статических свойствах помехи.

Показатель помехозащищенности v₁ - отношение ширины коридора Δ_u, обеспечивающие нормальную работу датчика, к среднеквадратичному отклонению помехи , т.е. .

Основные типы высокочастотных помех: аддитивные и мультипликативные помехи. Аддитивная помеха δu(t) складывается с полезным сигналом, т.е. u(t)=u_н+δu(t) Мультипликативная помеха δu(t) перемножается с полезным сигналом, т.е.: u(t)=u_н∙δu(t).

Источники мультипликативных помех приводят к нестационарным случайным сигналам. При этом их статические характеристики зависят от номинальной характеристики выходного сигнала.

Мультипликативные помехи появляются в нелинейных системах, имеющих четные полиномиальные нелинейности, а также в системах, имеющих блоки перемножения. В частности, такие процессы могут реализоваться в оптических системах.

Исполнительные устройства систем автоматики. Общие сведения об ИУ. Структурная схема ИУ. Классификация исполнительных устройств. Основные технические характеристики исполнительных электромеханических устройств

ИУ СУ и автоматики - технический прибор, для преобразования выходного сигнала УУ z в управляющее воздействие.

В технических агрегатах используются различные типы ИУ (двигатели, элек­тромагнитные клапаны, всевозможные заслонки, регулирующие клапаны и т.п.).

ИУ: регулирующего типа (с непрерывным изменением положения регулирующего клапана); позиционного типа (работающие по принципу" вкл-выкл"); шагового типа (с дискретным изменением управляющего сигнала); дозирующие (обеспечивающие необходимые заданные изменения объема, массы и т.п.).

ИД — исполнительный двигатель; РД — редуктор, преобразующий вращение ИД в движение РО; РО — регулирующий орган формирует управляющие воздействие у; ДП — датчик положения РО (контроль текущего положения РО, формирование сигнала ОС η, используемого в УУ для формирования требуемого закона управления).

Дополнительно ИУ может оснащаться: системой ручного управления; блоком концевых выключателей, ограничивающих положение РО у от мин y_min до макс у_тах значений; блоком защитных реле; блоком пусковых реле.

ИУ классифицируются: По типу внешней энергии, для приведения ИД в действие (пневматические, гидравлические, электрические, электромагнитные, механические, электронные, лазерные и т.д.); По характеру движения РО ИУ разделяются на вращательные (однооборотные или многооборотные) двигатели и двигатели с поступательным движением; По способу квантования входных и выходных сигналов ИД делят на аналоговые (непрерывные), импульсные (с квантованием по времени) и цифровые (с квантованием по времени и по уровню); По динамическим свойствам ИУ делятся на пропорциональные (выходные сигналы пропорциональны входным) и астатические (интегрирующего типа); По принципу действия различают мембранные, поршневые, сильфонные, лопастные, электромагнитные и т.п.; По режиму работы ИУ делятся на устройства с кратковременной длительностью включения; с повторно кратковременной длительностью включения и устройства с реверсивным режимом работы.

Характеристики электромеханических ИУ: Потребляемая мощность Р, кВт; Номинальный вращающий момент M_н, Н∙м; Номинальная скорость вращения ω_н, рад/с; Номинальная мощность Р_н кВт (Р_н= M_н∙ ω_н); КПД по мощности ; Время полного хода РО (время перекладки РО t_po от нач положения y₀ до макс положения у_max при номинальном моменте); Выбег ИУ (перемещение РО, после отключения ИД). Обычно выбег от 0,1 до 0,25% диапазона изменения; Люфт или гистерезис (перемещение РО, при отключения ИД). По нормам люфт не должен превышать 1% для однооборотных устройств и 3% от диапазона у для многооборотных.