Прямая и обратная связи в автоматических устройствах

Взаимодействующая совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства называется автоматической системой управления (АСУ). Различают автоматические системы управления с разомкнутой и замкнутой цепями воздействия. Схема рис.1.6. – это пример с разомкнутой цепью воздействия. В АСУ с замкнутой цепью воздействия различаются главная прямая и главная обратная связи. В АСУ с разомкнутой цепью воздействия главная обратная связь отсутствует.

Рис.1.7. Структурная схема замкнутого элемента (с обратной связью)

Х_вх.с. – входной сигнал

Кроме главных существуют дополнительные прямые и обратные связи. Дополнительная прямая связь образует цепь передачи сигналов параллельно какому-либо участку главной связи. Дополнительная обратная связь представляет цепь передачи сигналов в направлении, обратном направлению передачи сигналов по цепи главной связи.

Обратная связь может быть положительной или отрицательной. Если сигнал обратной связи Х_о.с. суммируясь с сигналом Х_вх.с. на входе цепи прямой связи увеличивает его, то обратная связь положительная, а если уменьшает – то отрицательная. (Положительная обратная связь применяется в генераторах, триггерах Шмитта).

Надежность элементов

Надежность – это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, называется работоспособностью, а состояние, при котором изделие не соответствует хотя бы одному из требований, называется неисправностью.

Целесообразно различать аппаратную надежность и надежность функционирования. Применительно к отдельным элементам автоматического устройства, прежде всего, важна аппаратная надежность, которая называется надежностью элемента.

В соответствии с определением надежности следует различать внезапные и постепенные отказы. Внезапный отказ происходит при повреждении элемента. Постепенный отказ является результатом длительного изменения характеристик элемента, обусловленных износом при эксплуатации или старении в результате внутренних процессов и возмущающих воздействий, прежде всего температуры и окружающей среды.

Различаются ремонтируемые и неремонтируемые элементы. Под ремонтопригодностью понимается свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей, путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Для количественной оценки надежности неремонтируемых элементов используются такие элементы как: наработка до момента отказа, средняя наработка до отказа, вероятность безотказной работы и интенсивность отказов.

Наработка до момента отказа t_отк – это продолжительность работы элемента до отказа, то есть время безотказной работы. Наработка до отказа – случайная величина с плотностью вероятности Р_отк(t).

Средняя наработка до отказа определяется как математическое ожидание:

или по статистическим данным:

tотк.cp =	(1.2)

Вероятность безотказной работы на протяжении наработки t равна вероятности того, что в заданном интервале времени t отказ элемента не возникает:

По статистическим данным Р_б.p (t) определяется по количеству элементов (n(t)), проработавших без отказа время t:

Интенсивность отказов определяется как вероятность отказа элемента в единицу времени

По статистическим данным интенсивность отказов вычисляется по отношению:

где Dt – некоторый достаточно малый интервал времени;

nн,nк – количество исправных элементов в начале и конце интервала Dt.

Рис. 1.8. График интенсивности отказов

В начальный период работы элементов (так называемый период приработки) интенсивность отказов повышена из-за скрытых дефектов и уменьшается по мере отказов элементов с дефектами. В конечный период l увеличивается вследствие усиления процессов старения.