постоянная времени и время отзыва датчика и др., Объясните "на пальцах", популярно, что означают эти понятия Опции

[Гость_ings_*]

Коллеги, разбирающиеся в автоматике...

Объясните, пожалуйста, "на пальцах", популярно, что означают понятия:

- постоянная времени датчика;

- время отзыва датчика и пр. приборов.

[Гость_ings_*]

Коллеги, разбирающиеся в автоматике...

Объясните, пожалуйста, "на пальцах", популярно, что означают понятия:

- постоянная времени датчика;

- время отзыва датчика и пр. приборов.

[LordN]

Объясните, пожалуйста, "на пальцах", популярно, что означают понятия:
- постоянная времени датчика;
- время отзыва датчика и пр. приборов.

постоянная времени датчика, если на пальцах, то это величина, по которой можно довольно точно определить время меж моментом, когда измеряемый параметр (напр.температура) измененился "ступенькой" и тем моментом, когда датчику уже почти можно верить.

постоянная времени для темп.датчика зависит:
от скорости движения среды
от "тепловых" свойств самой среды

если взять аналогию из электрики/электроники, то самая близкая - постоянная времени RC-цепи.

время отзыва - это время меж началом изменения измеряемого параметра и моментом, когда показания датчика тоже начали меняться. другими словами - это запаздывание показаний от реальности.

более строгое и точное определение можно поискать, например, в гостах и/или справочниках по метрологии.


постоянная времени датчика (с временем отзыва или запаздыванием = 0) на картинке выглядит примерно так:



постоянная времени tau = 12,5
функция, по которой датчиком будет отображаться изменение параметра имеет вид 1-exp(-t / tau)
касательная, t / tau, (производная) к функции в точке t = 0 пересечет ординату = 1 в точке t = tau
из картинки видно, что боле-менее верить показаниям датчика можно по прошествии времени не менее чем 5*tau

например, всем известный ртутный градусник под мышкой. постоянная времени для него - порядка 2..3 минут, а верить ему можно не ранее чем 10-15минут.

картинка для датчика с запаздыванием выглядит примерно так

пояснения примерно те же самые.
первая красная вертикальная пунктирная линия - запаздывание
вторая красная вертикальная пунктирная линия - постоянная времени

Сообщение отредактировал LordN - 24.1.2007, 14:23

[Гость_ings_*]

Уважаемые специалисты.

Прошу продолжить ликбез для механиков.

Если Вас не затруднит, поясните популярно ещё пару вопросов из области автоматического регулирования. Для Вас они очевидны, но для не специалистов в Вашей области - это из области непонятного. Т.е. догадки есть, но хотелось бы получить ответ от специалистов.

Вопрос 1.

Чем обосновано требование линейного характера функциональной зависимости регулируемой функции исполнительного узла от изменения управляющего сигнала?
В частности, хотелось бы получить ответ на конкретном примере, рассматривая этот вопрос применительно к узлу обвязки калорифера с регулирующим клапаном с электроприводом.

Вопрос 2.

Если рассматривать требование линейного характера функциональной зависимости расхода теплоносителя узла обвязки калорифера от изменения температуры приточного воздуха, то, как Вы думаете, распространяется ли это требование на "вялотекущие" процессы, как для узлов обвязки без какого-либо электронного регулирования?
В частности, распространяется ли это требование на узлы обвязки с регулятором температуры прямого действия? Эти регуляторы в основе своей работы имеют принцип теплового расширения веществ. Их регулирующий термостат имеет постоянную времени в большинстве случаев порядка 120-180 сек.
Так вот, хотелось бы узнать Ваше мнение, так ли уж нужна линейность в работе таких медлительных устройств? Или можно в этой ситуации уже не стремиться к линейности процесса?
Спасибо.

[LordN]

Чем обосновано требование линейного характера функциональной зависимости регулируемой функции исполнительного узла от изменения управляющего сигнала?

это требование вытекает из определения систем регулирования.
регуляторы, простые регуляторы, предназначены для управления линейными системами.
впрочем, с некоторыми нелинейностями регуляторы способны "справляться" сами. но при этом несколько ухудшается устойчивость и качество регулирования. сильнее проявляется нежелательная зависимость параметров регулирования от дискретности регулятора и т.д. и т.п.
вопщем - чем выше линейность системы, тем выше устойчивость и качество регулирования.

посмотрите на вторую картинку постом выше.
предположим, зависимость упр.воздействие-температура для системы будет такой или похожей.
абсцисса - упр.воздействие, ордината - относительная мощность.
что получается - для точки t = t0 = 6.047 оптимальные коэффициенты регулятора будут значительно отличаться от оптимальных коэффициентов для точки, например, t = 20.
естественно, регулятор будет как-то работать, но параметры системы регулирования в целом будут не оптимальны. а значит, изменится устойчивость и качество регулирования.
другими словами - для нелинейной системы оптимальные коэффициенты настройки регулятора будут отличны для каждой точки характеристики.
частенько приходится наблюдать и что приносит значительную головную боль наладке водяной приточки, когда температура на улице около нуля, рег.вентиль работает чуть-чуть приоткрывшись, т.е. в области своей максимальной нелинейности....

чем линейнее система в целом, тем проще её настроить, отладить и тем устойчивее и надежнее она себя ведет в дальнейшем.

[Abysmo]

Чем обосновано требование линейного характера функциональной зависимости регулируемой функции исполнительного узла от изменения управляющего сигнала?
В частности, хотелось бы получить ответ на конкретном примере, рассматривая этот вопрос применительно к узлу обвязки калорифера с регулирующим клапаном с электроприводом.

Нелинейными системами сложно управлять, переходные процессы для нелинейной системы при разных начальных воздействиях различны. Это в том числе, выражается в том, что например коэффициенты ПИД-регулятора должны меняться вместе с изменением возмущающего воздействия. В свое время были попытки развития теории нечеткой логики и адаптивных систем регулирования применительно к нелинейным системам, но в промышленности они не нашли широкого применения.

[Гость_ings_*]

к LordN и Abysmo

Спасибо за разъяснения.

Половину не понял. Но самое главное - ответ на первый вопрос я получил. Ответ чёткий и ясный. Как и хотелось.
Хотелось бы также увидеть Ваше мнение в отношении обоснованности стремления к линейности процесса для систем с большой постоянной времени (более 120 сек).
У меня есть только ощущение (не подкреплённое никакими доводами), что для таких медлительных систем линейность процесса уже теряет свою актуальность.
Если вернуться к моему примеру, регулированию мощности калорифера посредством регулятора температуры прямого действия, то у меня есть… опять же только предположение, что термостат с термоколбой, капилляром и воздействующим сильфоном можно отнести к типу

...нечеткой логики и адаптивных систем регулирования...

А подоплёка вопроса чисто меркантильная, экономическая.
Стремление максимального приближения протекающего процесса к линейной зависимости дорого обходится. И напрашивается закономерный вопрос о целесообразности, обоснованности такого стремления.
Я извиняюсь, но опять возвращаюсь «к своим баранам».
К сожалению, тема чисто механического регулирования мощности калорифера ВТЗ не вызвала интереса в соседнем разделе форума. Приходится разбираться в возникающих вопросах самому.
Искомый узел обвязки калорифера ВТЗ получился громоздким и имеет значительное сопротивление своих элементов с постоянными для рабочего процесса коэффициентами местных сопротивлений. К таковым относятся и балансировочные клапаны, и соленоидные клапаны, калорифер и разветвлённая конфигурация магистралей узла обвязки. Все они вносят нелинейность в общий процесс регулирования. Можно назвать условно всю эту группу "балластом".
Если задаться целью достичь максимального приближения к линейности процесса и как-то подавить негативное влияние балласта на зависимость изменении расхода теплоносителя от температуры приточного воздуха, я должен брать регулятор прямого действия с расчётным сопротивлением порядка 50-80 кПа.
В результате, потребуется циркуляционный насос с расчётным напором более 130 кПа.
Мне кажется, что Заказчик меня не поймёт. Вся обвязка потянет тогда дороже, чем стоит сама ВТЗ.
В конечном итоге, вместо того, чтобы городить дорогостоящую обвязку, Заказчик ограничится одним балансировочным клапаном и парой запорных кранов. Да, обяжет охранника, чтобы тот периодически следил за этими кранами. Вот и вся автоматика... :wacko:
Поэтому, не хотелось бы выходить в своём проекте за рамки "эконом-варианта", и в то же время, не хотелось бы в значительной мере полагаться «на авось»...
Ещё раз спасибо за ответы, коллеги.

------------

Господа, я был бы Вам очень признателен, если бы Вы взглянули на ТЗ на разработку блока управления ВТЗ, и оставили бы свои замечания.

ТЗ маленькое, всего ZIP-файл, 19 кб.

Прикрепленные файлы

 TZ_to_Autom_VTZ.zip ( 16,68 килобайт ) Кол-во скачиваний: 70