Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. На основе этих законов устанавливается взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей электрической цепи и отдельных ее участков и параметрами элементов, входящих в состав этой цепи.
Закон Ома для участка цепи
Соотношение между током I, напряжением UR и сопротивлением R участка аb электрической цепи выражается законом Ома или UR=RI.
В этом случае UR=RI – называют напряжением или падением напряжения на резисторе R, а – током в резисторе R.
При расчете электрических цепей иногда удобнее пользоваться не сопротивлением R, а величиной обратной сопротивлению, т.е. электрической проводимостью: .
В этом случае закон Ома для участка цепи запишется в виде: I=Ug.
Этот закон определяет зависимость между ЭДС E источника питания с внутренним сопротивлением r0 (рис. 2), током I электрической цепи и общим эквивалентным сопротивлением RЭ=r0+R всей цепи:
.
Сложная электрическая цепь содержит, как правило, несколько ветвей, в которые могут быть включены свои источники питания и режим ее работы не может быть описан только законом Ома. Но это можно выполнить на основании первого и второго законов Кирхгофа, являющихся следствием закона сохранения энергии.
В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю ,
где m – число ветвей подключенных к узлу.
При записи уравнений по первому закону Кирхгофа токи, направленные к узлу, берут со знаком «плюс», а токи, направленные от узла – со знаком «минус». Например, для узла а (см. рис. 2) I−I1−I2=0.
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках ,
где n – число источников ЭДС в контуре; m – число элементов с сопротивлением Rk в контуре; Uk=RkIk – напряжение или падение напряжения на k-м элементе контура.
Для схемы (рис2) запишем уравнение по второму закону Кирхгофа: E=UR+U1.
Если в электрической цепи включены источники напряжений, то второй закон Кирхгофа формулируется в следующем виде: алгебраическая сумма напряжений на всех элементах контру, включая источники ЭДС равна нулю .
При записи уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо:
1) задать условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений;
2) выбрать направление обхода контура, для которого записывается уравнение;
3) записать уравнение, пользуясь одной из формулировок второго закона Кирхгофа, причем слагаемые, входящие в уравнение, берут со знаком «плюс», если их условные положительные направления совпадают с обходом контура, и со знаком «минус», если они противоположны.
Запишем уравнения по II закону Кирхгофа для контуров электрической схемы (рис. 2): контур I: E=RI+R1I1+r0I,
контур II: R1I1+R2I2=0,
контур III: E=RI+R2I2+r0I.
В действующей цепи электрическая энергия источника питания преобразуется в другие виды энергии. На участке цепи с сопротивлением R в течение времени t при токеI расходуется электрическая энергия W=I2Rt.
Скорость преобразования электрической энергии в другие виды представляет электрическую мощность .
Из закона сохранения энергии следует, что мощность источников питания в любой момент времени равна сумме мощностей, расходуемой на всех участках цепи. .
Это соотношение называют уравнением баланса мощностей. При составлении уравнения баланса мощностей следует учесть, что если действительные направления ЭДС и тока источника совпадают, то источник ЭДС работает в режиме источника питания, и произведение EI подставляют всо знаком плюс. Если не совпадают, то источник ЭДС работает в режиме потребителя электрической энергии, и произведение EI подставляют всо знаком минус. Для цепи, показанной на рис. 2 уравнение баланса мощностей запишется в виде: EI=I2(r0+R)+I12R1+I22R2.
При расчете электрических цепей используются определенные единицы измерения. Электрический ток измеряется в амперах (А), напряжение – в вольтах (В), сопротивление – в омах (Ом), мощность – в ваттах (Вт), электрическая энергия – ватт-час (Вт-час) и проводимость – в сименсах (См).
Кроме основных единиц используют более мелкие и более крупные единицы измерения: миллиампер (1 мA = 10–3 А), килоампер (1 кA = 103 А), милливольт (1 мВ = 10–3 В), киловольт (1 кВ = 103 В), килоом (1 кОм = 103 Ом), мегаом (1 МОм = 106 Ом), киловатт (1 кВт = 103 Вт), киловатт-час (1 кВт-час = 103 ватт-час).
Методика расчета цепи методом контурных токов
В методе контурных токов за неизвестные величины принимаются расчетные (контурные) токи, которые якобы протекают в каждом из независимых контуров. Таким образом, количество неизвестных токов и уравнений в системе равно числу независимых контуров цепи.
Расчет токов ветвей по методу контурных токов выполняют в следующем порядке:
1 Вычерчиваем принципиальную схему цепи и обозначаем все элементы.
2 Определяем все независимые контуры.
3 Произвольно задаемся направлением протекания контурных токов в каждом из независимых контуров (по часовой стрелке или против). Обозначаем эти токи. Для нумерации контурных токов можно использовать арабские сдвоенные цифры (I11, I22, I33 и т. д.) или римские цифры.
4 По второму закону Кирхгофа, относительно контурных токов, составляем уравнения для всех независимых контуров. При записи равенства считать, что направление обхода контура, для которого составляется уравнение, совпадает с направлением контурного тока данного контура. Следует учитывать и тот факт, что в смежных ветвях, принадлежащих двум контурам, протекают два контурных тока. Падение напряжения на потребителях в таких ветвях надо брать от каждого тока в отдельности.
5 Решаем любым методом полученную систему относительно контурных токов и определяем их.
6 Произвольно задаемся направлением реальных токов всех ветвей и обозначаем их. Маркировать реальные токи надо таким образом, чтобы не путать с контурными. Для нумерации реальных токов можно использовать одиночные арабские цифры (I1, I2, I3 и т. д.).
7 Переходим от контурных токов к реальным, считая, что реальный ток ветви равен алгебраической сумме контурных токов, протекающих по данной ветви.
При алгебраическом суммировании без изменения знака берется контурный ток, направление которого совпадает с принятым направлением реального тока ветви. В противном случае контурный ток умножается на минус единицу.
Многокритериальная оптимизация-метод решения задач, которые состоят в поиске лучшего (оптимального) решения, удовлетворяющего нескольким не сводимым друг к другу критериям.
Способы решения многокритериальных задач:
а) оптимизация одного критерия (почему-либо признанного наиболее важным); остальные при этом играют роль дополнительных ограничений;
б) упорядочение заданного множества критериев и последовательная оптимизация по каждому из них
в) сведение многих критериев к одному путем введения априорных (экспертных) весовых коэффициентов для каждого из критериев (более важный критерий получает более высокий вес).
Оптимальность по Парето — такое состояние системы, при котором значение каждого частного показателя, характеризующего систему, не может быть улучшено без ухудшения других.
Множество состояний системы, оптимальных по Парето, называют «множеством Парето»
Множество Парето - множество допустимых альтернатив в задаче многокритериальной
(векторной) оптимизации, для которых не существует другой допустимой альтернативы, имеющей по всем критериям не худшие оценки и хотя бы по одному критерию – строго лучшие.
В теории многокритериальной оптимизации (МКО) решаются задачи принятия решений одновременно по нескольким критериям. Задача МКО ставится следующим образом: требуется найти числа , удовлетворяющие системе ограничений
, , (3.1)
для которых функции
, , (3.2)
достигают максимального значения.
Множество точек , удовлетворяющих системе (3.1), образует допустимую область . Элементы множества называются допустимыми решениями или альтернативами, а числовые функции , – целевыми функциями, или критериями, заданными на множестве D. В формулировке задаче (3.1)-(3.2) присутствует целевых функций. Эти функции отображают множество в множество , которое называется множеством достижимости.
В векторной форме математическую модель МКО (3.1)-(3.2) можно записать следующим образом:
при . (3.3)
Здесь – вектор-функция аргумента .
Ввиду этого в теории МКО понятие оптимальности получает различные толкования, и поэтому сама теория содержит три основных направления:
1. Разработка концепции оптимальности.
2. Доказательство существования решения, оптимального в соответствующем смысле.
3. Разработка методов нахождения оптимального решения.
3.2. Оптимальность по Парето
Если функции достигают максимум в одной и той же точке , то говорят, что задача (3.3) имеет идеальное решение.
Случаи существования идеального решения в многокритериальной задаче крайне редки. Поэтому основная проблема при рассмотрении задачи (3.3) – формализация принципа оптимальности, т.е. определение того, в каком смысле «оптимальное» решение лучше других. В случае отсутствия «идеального решения» в задаче (3.3) ищется компромиссное решение.
Для всякой альтернативы вектор из значений целевых функций является векторной оценкой альтернативы. Векторная оценка альтернативы содержит полную информацию о ценности (полезности) этой альтернативы для главного конструктора системы, или, как принято говорить в системном анализе, лица, принимающего решение (ЛПР). Сравнение любых двух исходов заменяется сравнением их векторных оценок.
Пусть . Если для всех критериев имеют место неравенства , , причем хотя бы одно неравенство строгое, то говорят, что решение предпочтительнее решения . Условие предпочтительности принято обозначать в виде .
Определение (оптимальность по Парето). В задаче МКО точка называется оптимальной по Парето, если не существует другой точки , которая была бы предпочтительнее, чем .
Точки, оптимальные по Парето, образуют множество точек, оптимальных по Парето (множество неулучшаемых или эффективных точек) .
Оптимальные решения многокритериальной задачи следует искать только среди элементов множества альтернатив . В этой области ни один критерий не может быть улучшен без ухудшения хотя бы одного из других. Важным свойством множества Парето является возможность «выбраковывать» из множества альтернатив заведомо неудачные, уступающие другим по всем критериям. Обычно решение многокритериальной задачи должно начинаться с выделения множества . При отсутствии дополнительной информации о системе предпочтений ЛПР должно принимать решение именно из множества Парето .
В векторной оптимизации кроме множества Парето в общем случае нет общих правил, по которому варианту отдается предпочтение по сравнению с другим вариантом .
Часто решение многокритериальной задачи состоит в построении множества Парето-оптимальных точек и дальнейшем выборе одной из них на основе «здравого смысла» или с помощью какого-либо другого критерия.
Во всех случаях задача многокритериальной оптимизации каким-то способом сводится к задаче с одним критерием. Существует много способов построения такого окончательного критерия, однако ни одному из них нельзя заранее отдать наибольшее предпочтение. Для каждой задачи этот выбор должен делаться ЛПР.
Заметим, что целевые функции отображают множество точек, оптимальных по Парето в множество , которое называется множеством Парето.
В отличие от линейных систем точность нелинейных систем зависит от величины внешних воздействий. Такая же зависимость существует и в отношении устойчивости и качества переходных процессов в нелинейных системах.
У линейных систем точность, устойчивость и качество переходных процессов не зависят от величины внешних воздействий. Благодаря применимости к линейным системам принципа суперпозиции изменение величины внeшнего воздействия вызывает в них только пропорциональное изменение абсолютного отклонения выходной величины, не сказываясь на качестве переходного процесса (его колебательности, длительности). Последнее иллюстрируется рис. 11.10,а, где приведены переходные характеристики для трех значений внешнего воздействия, пропорциональных числам, которыми отмечены характеристики.
Устойчивость линейных САУ вообще не зависит от внешних воздействий и определяется параметрами самой системы. Если линейная система устойчива, то это значит, что она устойчива относительно любого установившегося режима и переходная составляющая любого процесса всегда будет сходящейся.
Рис. 11.10. К особенностям динамики нелинейных систем.
В нелинейных системах дело обстоит сложнее. Качество переходных процессов в них изменяется при изменении величины внешнего воздействия, например, как показано на рис.11.10,б. При этом в отличие от линейных систем период колебаний процесса не постоянен, а изменяется по мере изменения отклонения. (Чаще всего он уменьшается с уменьшением отклонения – см. рис.11.10,б). Более того, нелинейная система, устойчивая при одних значениях внешних воздействий, может оказаться неустойчивой с возникновением расходящегося переходного процесса при других значениях этого воздействия (рис.11.10,в и г).
На рис.11.10, в показан случай, когда система, устойчивая при малых воздействиях (кривая 1), неустойчива при больших воздействиях с получением колебательного (кривая 2) или монотонного (кривая 3) расходящегося переходного процесса. На рис.11.10, г представлен другой случай, когда, наоборот, при малых возмущениях переходный процесс является расходящимся (кривая 1), а при больших - затухающим (кривая 2). В этом случае, очевидно, установившимся режимом при отсутствии внешних воздействий будут незатухающие колебания (кривые 3). После всякого воздействия, сбивающего эти колебания к нулю, в системе будет возникать расходящийся процесс их восстановления, а после всякого воздействия, создающего большое отклонение выходной величины, будет возникать процесс, сходящийся опять к этим колебаниям.
Возможной причиной получения случая, показанного на рис.11.10, в, может быть, например, наличие насыщения в корректирующем звене, обеспечивающем устойчивость системы, а причиной второго случая, показанного на рис.11.10, г, - наличие зоны нечувствительности у этого же звена. Здесь в первом случае неустойчивость возникает при больших отклонениях от установившегося режима вследствие ослабления действия корректирующего звена из-за его насыщения. Во втором случае неустойчивость будет в точке покоя, поскольку при малых отклонениях относительно этой точки коррекция не действует из-за наличия зоны нечувствительности. При больших отклонениях корректирующее звено выходит из зоны нечувствительности и обеспечивает затухающий переходный процесс вхождения обратно в эту зону. В установившемся состоянии, следовательно, в системе будут существовать незатухающие колебания, амплитуда которых ограничена зоной нечувствительности, несколько превышая ее.
Такие устойчивые собственные колебания с постоянной амплитудой, определяемой нелинейностями системы, называются а в т о к о л е б а н и я м и. Автоколебания представляют собой новый вид установившегося режима, возможного при отсутствии внешних воздействий наряду со статическим установившимся режимом и характерного только для нелинейных систем. В линейных системах, как мы знаем, собственные незатухающие колебания могут быть при нахождении системы на границе устойчивости, однако амплитуда этих колебаний определяется внешними воздействиями, будучи пропорциональна им. При этом такая линейная САУ является неработоспособной.
Если же в нелинейной САУ возможны автоколебания, то это еще не означает, что она непригодна к эксплуатации. Во-первых, эти автоколебания могут быть настолько малы по амплитуде, что не будут оказывать заметного влияния на работу системы. Это часто относится, например, к автоколебаниям, вызываемым наличием зоны нечувствительности. Во-вторых, может быть другой случай, когда в системе принципиально возможны автоколебания с большой амплитудой, однако, для того, чтобы они возникли, требуется соответственно очень большой внешний толчок. В результате может оказаться, что при всех практически возможных воздействиях на систему в ней могут быть только устойчивые переходные процессы. Этот случай соответствует кривым 1 и 2 на рис.11.10, в, если предположить, что кривая 2 расходится не до бесконечности, а до автоколебаний с определенной амплитудой. Подобный случай может быть, например, если наряду с насыщением корректирующего звена, приводящим при больших воздействиях к нарушению устойчивости с переходом от кривой 1 к кривой 2, в системе имеется еще другое последовательное звено с насыщением на значительно большем уровне, которое и ограничивает амплитуду колебаний кривой 2.
Возможны нелинейные системы, в которых в зависимости от велич:ины внешних воздействий возникают разные автоколебания, с разными амплитудами и частотами. Это иллюстрируется рис.11.10, д. Здесь при малых воздействиях переходные процессы стягиваются к автоколебаниям с амплитудой А1, а при больших - к автоколебаниям с амплитудой А2 (моменты времени t1 и t2 - начала соответствующих переходных процессов).
Описанные особенности устойчивости нелинейных систем требуют при рассмотрении устойчивости таких систем оговаривать начальные условия и внешние воздействия, как это делалось ранее при рассмотрении качества линейных систем. В результате в случае нелинейных систем надо говорить не об устойчивости системы вообще, а об устойчивости определенного ее статического или динамического режима, т. е. определенного ее состояния или движения при определенных отклонениях от него. В связи с этим при изучении нелинейных систем употребляются понятия устойчивости в малом, в большом и в целом.
У с т о й ч и в о с т ь в м а л о м - это устойчивость при бесконечно малых отклонениях от исходного режима.
У с т о й ч и в о с т ь в б о л ь ш о м - это устойчивость при конечных отклонениях, возможных в данной системе по условиям ее работы.
У с т о й ч и в о с т ь в ц е л о м - это устойчивость при неограниченных отклонениях, т. е. при отсутствии каких-либо ограничений их. Нелинейная система может быть устойчива в малом, но неустойчива в большом (рис.11.10,в). В линейных системах таких градаций устойчивости не существует, там система либо неустойчива, либо устойчива в целом. При этом в последнем случае будут устойчивы не только положения равновесия системы, но и любые вынужденные процессы.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
Для расчета значений и направлений токов на участках электрической цепи при известных параметрах источников тока и напряжения применяются следующие методы:
метод непосредственного применения законов Кирхгофа метод контурных токов метод узловых потенциалов (метод узловых напряжений) метод двух узлов метод свертывания метод эквивалентного генератора метод наложения (суперпозиции) метод комплексных амплитуд метод сечений (напряжений ветвей дерева) метод схемных определителей
Метод узловы́х потенциалов — метод расчета электрических цепей путём записи системы линейных алгебраических уравнений, в которой неизвестными являются потенциалы в узлах цепи. В результате применения метода определяются потенциалы во всех узлах цепи, а также, при необходимости, токи во всех ветвях.
Уравнение для потенциала в узлах
Рис. 1. Фрагмент цепи: узел с примыкающими звеньями
Рассмотрим фрагмент цепи, состоящий из узла и примыкающих к нему звеньев (рис. 1). Согласно 1-му закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю:
Ток в звене определим исходя из закона Ома для участка цепи: откуда
Обозначив проводимости рёбер через получим окончательное уравнение для узла
Последнее уравнение получено исходя из предположения, что все источники тока и ЭДС направлены в сторону рассматриваемого узла. Если какой-либо источник направлен в противоположную сторону, его ЭДС или ток необходимо взять с обратным знаком.
Записав последнее уравнение для каждого узла цепи кроме базового, получим систему уравнений для узловых потенциалов.
Составление системы уравнений
Перед началом расчёта выбирается один из узлов (базовый узел), потенциал которого считается равным 0. Затем узлы нумеруются, после чего составляетсясистема уравнений.
Уравнения составляются для каждого узла, кроме базового. Слева от знака равенства записывается:
Справа от знака равенства записывается:
Если источник направлен в сторону рассматриваемого узла, то он записывается со знаком «+», в противном случае — со знаком «−».
Рис. 2. Пример электрической схемы
Пример системы уравнений
На схеме (рис. 2) четыре узла. Потенциал в узле 0 принят равным нулю (φ0 = 0). Записываем уравнения для узлов 1, 2 и 3:
где проводимости рёбер равны
Экспертное оценивание — процедура получения оценки проблемы на основе мнения специалистов (экспертов) с целью последующего принятия решения (выбора).
Виды экспертных оценок
Существует две группы экспертных оценок:
Индивидуальные оценки основаны на использовании мнения отдельных экспертов, независимых друг от друга.
Коллективные оценки основаны на использовании коллективного мнения экспертов.
Совместное мнение обладает большей точностью, чем индивидуальное мнение каждого из специалистов. Данный метод применяют для получения количественных оценок качественных характеристик и свойств. Например, оценка нескольких технических проектов по их степени соответствия заданному критерию, во время соревнования оценка судьями выступления фигуриста.
Известны следующие методы экспертных оценок:
Метод ассоциаций. Основан на изучении схожего по свойствам объекта с другим объектом.
Метод парных (бинарных) сравнений. Основан на сопоставлении экспертом альтернативных вариантов, из которых надо выбрать наиболее предпочтительные.
Метод векторов предпочтений. Эксперт анализирует весь набор альтернативных вариантов и выбирает наиболее предпочтительные.
Метод фокальных объектов. Основан на перенесении признаков случайно отобранных аналогов на исследуемый объект.
Индивидуальный экспертный опрос. Опрос в форме интервью или в виде анализа экспертных оценок. Означает беседу заказчика с экспертом, в ходе которой заказчик ставит перед экспертом вопросы, ответы на которые значимы для достижения программных целей. Анализ экспертных оценок предполагает индивидуальное заполнение экспертом разработанного заказчиком формуляра, по результатам которого производится всесторонний анализ проблемной ситуации и выявляются возможные пути ее решения. Свои соображения эксперт выносит в виде отдельного документа.
Метод средней точки. Формулируются два альтернативных варианта решения, один из которых менее предпочтителен. После этого эксперту необходимо подобрать третий альтернативный вариант, оценка которого расположена между значений первой и второй альтернативы.
Этапы экспертного оценивания
3Цифровые системы управления.
Цифровая система управления ( ЦСУ ) - это такая система управления в структурной схеме которой, содержится хотя бы один цифровой элемент.
Цифровые системы относят к классу дискретных систем, т.к. информация обрабатывается порциями, дискретно по времени. Время необходимое для вычисления закона управления по данным ОС является временем вычислений или периодом дискретности.
Данные, обрабатываемые ЭВМ, предварительно квантуются по времени и преобразуются в цифровую форму. В отличие от непрерывных сигналы, поступающие в ЭВМ, принимают дискретные значения в дискретные моменты времени. Таким образом формируется последовательность амплитудно-модулированных импульсов, высота каждого из которых пропорциональна величине непрерывного сигнала. В АЦП значение амплитуды импульса подвергается либо округлению, либо усечению в зависимости от типа устройства.
Работа дискретных систем связана с воздействием, передачей и преобразованием последовательности импульсов. В отдельные точки ДС сигналы управления поступают в некоторые заданные или произвольные промежутки времени. Характерной чертой любой ДС является наличие импульсных элементов (ИЭ), с помощью которых осуществляется преобразование непрерывных величин в последовательности дискретных сигналов.
В системы автоматического управления ЦВУ можно включать вне замкнутого контура управления, в замкнутый контур управления и в качестве элемента сравнения. Наиболее характерные примеры включения ЦВУ в состав систем управления приведены на рис. 5.1.2.
В системах первого типа (ЦВУ вне замкнутого контура управления, рис. 5.1.2-1) с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) непрерывное (аналоговое) воздействие u(t) преобразуется в цифровой код uk. ЦВУ на основании поступающей информации вырабатывает оптимальное задающее воздействие u'k. Последнее с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) преобразуется в непрерывный сигнал u'(t) и поступает на элемент сравнения (ЭС) замкнутой системы, сигнал которого поступает на вход объекта управления (ОУ). Замкнутый контур системы может быть непрерывным либо импульсным. Достоинство такой ЦАС состоит в простоте изменения программы ЦВУ, в соответствии с которой вырабатывается задающее воздействие.
В системах второго типа (ЦВУ в контуре управления, рис. 5.1.2-2) вычислительное устройство, включенное в прямую цепь замкнутого контура системы, выполняет функцию последовательного корректирующего устройства. В системах третьего типа (рис. 5.1.2-3) ЦВУ включено в цепь местной обратной связи, охватывающей непрерывную часть ОУ системы, и является параллельным корректирующим устройством. Цифровые корректирующие устройства в этих системах позволяют реализовать сложные алгоритмы управления.
В системах четвертого типа (рис. 5.1.2-4) ЦВУ выполняет функции элемента сравнения и корректирующего устройства. В этой системе на цифровой элемент сравнения задающее воздействие uk и управляемая величина yk поступают в цифровой форме через соответствующие АЦП. На выходе элемента сравнения сигнал рассогласования также получается в виде кода ek. С помощью преобразователя ЦАП цифровой код преобразуется в непрерывный сигнал e(t), поступающий на ОУ системы. ЦАС четвертого типа обладает всеми качествами первого, второго и третьего типов, а благодаря более высокой разрешающей способности элемента сравнения обладает более высокой точностью.
Преобразователи АЦП (аналог → код) являются устройствами, осуществляющими автоматическое преобразование непрерывно изменяющихся во времени аналоговых физических величин в дискретную цифровую форму с эквивалентными значениями числовых кодов в определенной системе счисления (двоичной, восьмеричной, десятичной и т.п.).
В качестве входных аналоговых величин обычно действуют временные интервалы, углы поворота, электрические напряжения или токи, частота колебаний, фазовые сдвиги. Важной характеристикой АЦП является количество каналов, определяющее максимальное число датчиков аналоговых величин, которые могут быть одновременно подключены к преобразователю.
Из множества применяемых преобразователей можно выделить три основных группы: 1) преобразователи пространственных перемещений и углов поворота в цифровой код; 2) преобразователи электрических величин (напряжений, токов, и др.) в код; 3) преобразователи интервалов времени в цифровой код.
Преобразователи ЦАП (код → аналог) являются устройствами, осуществляющими авто-матическое декодирование входных величин, представляемых числовыми кодами, в эквивалент-ные им значения какой-либо физической величины, чаще всего - напряжения.
Для преобразования цифрового кода в напряжение используются сопротивления, соединенные с кодовым счетчиком по определенной схеме, включение которых на источник эталонного напряжения происходит в соответствии с декодируемым числом, при этом выходное напряжение, снимаемое с нагрузки, пропорционально декодируемому числу. Основным типом преобразователей код-напряжение являются преобразователи с суммированием напряжений на аттенюаторе сопротивлений. Чтобы преобразовать числа разных знаков, необходимо на входе схемы установить знаковый триггер, а на выходе схемы предусмотреть возможность получения напряжения разной полярности. Преобразователи обладают высоким быстродействием, достаточной точностью (точность преобразования может быть доведена до 0,05... 0,1 %), имеют сравнительно простую схему и обеспечивают пропорциональное преобразование кодов с числом разрядов n ≤ 10, что вполне достаточно для цифровых автоматических систем.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3
Обычно анализ цепей переменного тока проводится в предположении, что действующие в них ЭДС и токи имеют синусоидальную форму. В большинстве случаев такое предположение оправдано, однако, на самом деле форма токов и напряжений в той или иной степени всегда несинусоидальна.
Искажение ЭДС и токов может возникать вследствие конструктивных особенностей генераторов переменного тока, приводящих к тому, что создаваемая ими ЭДС несинусоидальна, либо вследствие нелинейности элементов электрической цепи. Причем для появления искажений достаточно наличия в цепи только одного нелинейного элемента. Чаще всего обе эти причины присутствуют одновременно, но в зависимости от степени выраженности их воздействия на цепь пренебрегают одной из них или обеими сразу.Из курса математики известно, что любую несинусоидальную периодическую функцию F(w t) удовлетворяющую условиям Дирихле, т.е. имеющую за полный период конечное число максимумов, минимумов и разрывов первого рода, можно представить в виде ряда Фурье
F(wt) = A0 + A1sin(wt+y1) + A2sin(2wt+y2) +ј + Aksin(kwt+yk)+ј = A0 + B1sinwt + B2sin2wt +ј + Bksinkwt+ј ј + C1coswt + C2cos2wt +ј + Ckcoskwt +ј = A0+a1+a2+ј + ak+ј , (1) где
Первый член ряда A0 называется постоянной составляющей или нулевой гармоникой. Второй член A1sin(wt+y1) имеет частоту равную частоте функции F(wt) и называется первой или основной гармонической составляющей (коротко - гармоникой). Остальные члены ряда вида Aksin(kwt+yk) имеют частоты в целое число раз k больше частоты основной гармоники и называются высшими гармоническим составляющими или гармониками. Каждая высшая гармоника в отдельности именуется по номеру k , т.е. вторая гармоника, третья гармоника и т.д.
Из выражения (1) следует, что каждую гармонику ряда Фурье можно представить в виде двух составляющих - синусной Bksinkwt и косинусной Ckcoskwt. Амплитуды этих составляющих Bk и Ck называются коэффициентами ряда Фурье.
Разложение в ряд Фурье всегда однозначно в отношении постоянной составляющей, а также амплитуд и частот гармонических составляющих. В то же время, начальные фазы гармоник изменяются при изменении момента времени, принятого за начало отсчета. Таким образом, ряд Фурье можно определить, задав номера, амплитуды и начальные фазы гармоник или номера и амплитуды синусной и косинусной составляющих гармоник. Совокупность амплитуд Ak и начальных фаз yk называются соответственно амплитудным и фазовым частотными спектрами, а совокупность коэффициентов Bk и Ck - частотным спектром функции. Спектры функций удобно изображать отрезками прямых линий, пропорциональных соответствующим величинам (рис. 1). На рис.1 показаны два варианта частотных спектров ряда Фурье u(t)=10+20sin(500t-p /6)+5sin(1500t+p /4)+7sin(2500t+2p /3).
Пусть wt = a . Тогда разложение в ряд функции F(a ), имеющей период 2p , будет
F(a ) = A0 + B1sina + B2sin2a +ј + Bksinka +ј
ј + C1cosa + C2cos2a +ј + Ckcoska +ј = A0 + A1sin(a +y1) + A2sin(2a +y2) +ј + Aksin(ka +yk)+ј .
При несинусоидальных периодических токах и ЭДС в электрической цепи возможно ввести понятия действующих значений аналогично тому, как это было сделано для синусоидальных величин.
Действующее значение тока I определяется через мгновенные значения как
Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов.
Ценность системного подхода состоит в том, что рассмотрение категорий системного анализа создает основу для логического и последовательного подхода к проблеме принятия решений. Эффективность решения проблем с помощью системного анализа определяется структурой решаемых проблем.
Классификация проблем
Согласно классификации, все проблемы подразделяются на три класса:
- хорошо структурированные (well-structured), или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены очень хорошо;
- неструктурированные (unstructured), или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны;
- слабо структурированные (ill-structured), или смешанные проблемы, которые содержат как качественные элементы, так и малоизвестные, неопределенные стороны, которые имеют тенденцию доминировать.
Системный анализ предоставляет к использованию в различных науках, системах следующие системные методы и процедуры: абстрагирование и конкретизация; анализ и синтез, индукция и дедукция; формализация и конкретизация; композиция и декомпозиция; линеаризация и выделение нелинейных составляющих; структурирование и ре структурирование; макетирование; реинжиниринг; алгоритмизация; моделирование и эксперимент; программное управление и регулирование; распознавание и идентификация; кластеризация и классификация; экспертное оценивание и тестирование; верификация и другие методы и процедуры.
Системный подход (СП) – это выражение процедур представления объектов как систем и способов их разработки. СП прямо противоположен расчленению сложной задачи на части. СП сводится к охвату всей сферы познания, находящейся в ведении профессионала, а не к сосредоточению внимания на некотором частном участке, входящем в эту сферу. СП состоит из 3 уровней: 1)общефилософский 2) общенаучный 3) специально-научный. Соответственно уровням СП включает понятийный аппарат. Система – общенаучное понятие, кот. выражает совокупность взаимосвязанных элементов м-ду собой и со средой, кот. образуют определенную целостность. Сегодня фил-й пр-п системности понимается как универсальное положение о том, что все предметы и явления мира- системы различных типов, видов, сложности и целостности.
Интерпретации пр-па системности: 1) онтологическая (традиционная)–системность принадлежит самим объектам действительности–> задачи исследователя : обнаружить систему, установить связи, систематизировать. 2) эпистемологический (гносеологический): системности нет в реальной действительности, ее конструирует субъект познания. Системность – не только способ видения реальности, но и стиль мышления, кот. сменил механистический стиль мышления.
Понятийный аппарат: системность, отношения, связь, элемент, структура, часть/целое, функция, иерархия, организация, системный анализ. Все понятия объединяет принцип системности. Пр-п системности лежит в основе СП (системной методологии).
Суть СП: это не строгая теоретическая концепция, а совокупность познавательных процессов, кот. позволяет определенным образом видеть познаваемые объекты, конструировать пр-с познания, искать пути открытия новых знаний. В основе СП – рассмотрение объекта как системы.
Классификация показателей качества состоит из нескольких групп:
Прямыми показателями качества процесса управления, определяемые непосредственно по переходной характеристике являются:
Например, переходная характеристика, снятая на объекте управления при отработке ступенчатого воздействия, имеет колебательный вид и представлена на рис.1.
К АСР предъявляются следующие основные требования: устойчивость и обеспечение необходимого качества переходного процесса.
Устойчивостью - это свойство системы самостоятельно возвращаться к равновесному состоянию после устранения возмущения.
Качество переходного процесса определяется по показателям, которые характеризуют отклонение реального процесса от желаемого. Они показывают скорость и точность установления равновесного состояния после нанесения единичного ступенчатого воздействия (при нулевых начальных условиях.
Качество переходного процесса количественно оценивается следующими показателями (рисунок 6):
Удин
А1
А2
А3
а - единичное ступенчатое воздействие; б - переходный процесс
Рисунок 6 - Показатели качества переходного процесса в автоматических
системах
- статическая ошибка регулирования – это рассогласование между установившимся значением регулируемой величины после переходного процесса yуст и ее заданным значением yз:Δ = yуст - yз
В процентах от заданного значения:
- время регулирования tp – это отрезок, в течение которого регулируемая величина достигает нового установившегося значения с установленной точностью ±ε.
- динамическая ошибка регулирования удин - это максимальное отклонение регулируемой величины в переходном процессе от ее заданного значения в процентах:;
- перерегулирование представляет собой максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения, выраженное в процентах .
При расчетах АСР технологических процессов перерегулирование переходного процесса оценивают выраженным в процентах отношением второй и первой амплитуд колебаний, направленных в противоположные стороны.
- степень затухания φ показывает быстроту, с которой регулируемая величина придет к установившемуся значению:
Для удобства значения экспериментальных кривых переходных процессов подвергаются обработке и переводятся в безразмерную единичную форму: .
11.3.2. Оценка качества управления при периодических возмущениях
Периодические возмущения можно разложить в ряд Фурье, поэтому их воздействие удобно анализировать по частотным характеристикам, показывающим, как звено преобразует гармонический сигнал.
Обычно используют АЧХ замкнутой САУ (рис.87), которую легко построить по АФЧХ разомкнутой САУ Wp(j), по формуле
Aз = .
По этой кривой можно получить ряд показателей качества.
1. Показатель колебательности M - это отношение максимального значения АЧХ замкнутой САУ к ее значению при = 0, то есть M = Aзmax()/Aз(0). Так как
Aз(0) = 1,
при Kp >> 1, то M Aзmax(). Он характеризует склонность системы к колебаниям и не должен превышать 1.5.
2. Резонансная частота системы p - это частота, при которой колебания проходят через систему с наибольшим усилением, а АЧХ достигает максимума.
3. Полоса пропускания системы - это интервал частот от = 0 до = 0, на котором выполняется условие Aз(0) 0.707. Если она высокая, то система будет воспроизводить высокочастотные помехи.
4. Частота среза ср - при которой АЧХ замкнутой САУ принимает значение, равное единице. По ней можно судить о длительности переходного процесса tпп(1..2)2/ср.
5. Склонность САУ к колебаниям характеризуют также ее запасы устойчивости по модулю (допускается от 6 до 20дб) и по фазе (допускается от 30 до 60 градусов).
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4
Переходные процессы — процессы, возникающие в электрических цепях при различных воздействиях, приводящих к изменению их режима работы, то есть при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например, ключей, переключателей для включения или отключения источника или приёмника энергии, при обрывах в цепи, при коротких замыканиях отдельных участков цепи и т. д.
Физическая причина возникновения переходных процессов в цепях — наличие в них катушек индуктивности и конденсаторов, то есть индуктивных и ёмкостных элементов в соответствующих схемах замещения. Объясняется это тем, что энергия магнитного и электрического полей этих элементов не может изменяться скачком при коммутации (процесс замыкания или размыкания выключателей) в цепи.
Переходный процесс в цепи описывается дифференциальным уравнением
-неоднородным (однородным), если схема замещения цепи содержит (не содержит) источники ЭДС и тока,
-линейным (нелинейным) для линейной (нелинейной) цепи.
Этапы расчета переходного процесса в цепи классическим методом:
Найти независимые начальные условия, то есть, напряжения на ёмкостях и токи на индуктивностях в момент начала переходного процесса.
Далее необходимо составить систему уравнений на основе законов Кирхгофа, Ома, электромагнитной индукции и т.д., описывающих состояние цепи после коммутации, и исключением переменных получить одно дифференциальное уравнение, в общем случае неоднородное относительно искомого тока или напряжения . Для простых цепей получается дифференциальное уравнение первого или второго порядка, в котором в качестве искомой величины выбирают либо ток в индуктивном элементе, либо напряжение на емкостном элементе.
Далее следует составить общее решение полученного неоднородного дифференциального уравнения цепи в виде суммы частного решения неоднородного дифференциального уравнения и общего решения соответствующего однородного дифференциального уравнения.
Наконец, в общем решении следует найти постоянные интегрирования из начальных условий, т. е. условий в цепи в начальный момент времени после коммутации.
В основе классического метода расчета переходных процессов в электрических цепях лежит составление интегрально-дифференциальных уравнений для мгновенных значений токов и напряжений. Эти уравнения составляют для схем, полученных после коммутации, основываясь на известных методах расчета электрических цепей, таких как метод непосредственного применения законов Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов. Решение полученной системы уравнений относительно выбранной переменной и составляет сущность классического метода.
При этом падение напряжений в активных сопротивлениях r и на реактивных элементах: конденсаторе C и катушке индуктивности L определяются соответственно: , , . Учитывая, что решение дифференциальных уравнений проще интегрально-дифференциальных, полученную систему сводят к одному дифференциальному уравнению относительно выбранной переменной.
Порядок дифференциального уравнения равен числу независимых накопителей энергии в цепи, под которыми понимаются катушки индуктивности и конденсаторы в упрощенной схеме, получаемой из исходной путем объединения индуктивностей и соответственно емкостей элементов, соединения между которыми являются последовательными или параллельными.
В общем случае порядок дифференциального уравнения определяется соотношением:
,
где и – число катушек индуктивности и конденсаторов соответственно после указанного упрощения исходной схемы; – число узлов, в которых сходятся только ветви, содержащие катушки индуктивности (в соответствии с первым законом Кирхгофа ток через любую катушку индуктивности в этом случае определяется токами через остальные катушки); – число контуров схемы, ветви которых содержат только конденсаторы (в соответствии со вторым законом Кирхгофа напряжение на любом из конденсаторов в этом случае определяется напряжениями на других).
Обозначим искомую функцию времени (напряжение, ток, потокосцепление и т. п.) через x = x(t), тогда дифференциальное уравнение m-го порядка, описывающее переходный процесс в электрической цепи, находящейся под воздействием источника f(t), имеет вид:
, (1)
где b0, b1, ..., bm-1, bm – коэффициенты, зависящие от параметров цепи (в дальнейшем будем рассматривать цепи только с постоянными параметрами); f(t) – функция, описывающая характер воздействия на цепь.
Дифференциальное уравнение (1) относится к линейным неоднородным уравнениям m-го порядка. Как известно из курса высшей математики, его решение есть сумма общего решения xсв однородного дифференциального уравнения m-го порядка:
и частного решения xпр уравнения (1)
х = хсв + хпр.
Частное решение данного неоднородного уравнения, получаемое с учетом внешнего воздействия , называется принужденной составляющей решения хпр и определяется из соотношений для установившегося режима данной цепи после коммутации.
Общее решение однородного уравнения определяет процессы, которые протекают в цепи без участия внешнего воздействия , и называется свободной составляющей хсв. Вид свободной составляющей переходного процесса определяется числом и значениями корней характеристического уравнения:
= 0.
В случае, когда корни характеристического уравнения вещественные и различные, решение имеет вид:
,
где А1, А2, …, Аm – постоянные интегрирования, которые находятся из начальных условий задачи.
В случае, когда корни уравнения – вещественные и равные, т. е.
p1 = p2 = …pm = p, свободная составляющая определяется уравнением:
.
Если корни комплексно-сопряженные , тогда решение имеет вид:
,
где А и – постоянные интегрирования, определяемые также из начальных условий задачи.
В табл. 1 обобщены данные для определения свободных составляющих дифференциального уравнения m-го порядка.
Выражения для свободных составляющих
общего решения неоднородного дифференциального уравнения
|
Вид корней характеристического уравнения |
Выражение для свободной составляющей |
|
Корни вещественные и различные |
|
|
Корни вещественные и (n < m) |
|
|
Пары комплексно-сопряженных корней |
Примечание. – постоянные интегрирования.
Начальные условия задачи определяют значения токов в индуктивностях и напряжений на емкостях в момент коммутации. В зависимости от начального энергетического состояния цепи различают два типа задач расчета переходных процессов: задачи с нулевыми начальными условиями, когда непосредственно в момент коммутации ; и задачи с ненулевыми начальными условиями, когда и (или) .
Нулевые и ненулевые значения начальных условий для тока в катушке индуктивности и напряжения на конденсаторе называются независимыми. Для определения независимых начальных условий в цепи до коммутации (t = 0–) любым известным способом рассчитываем токи в индуктивностях и напряжения на емкостях. Согласно законам коммутации полученные значения и будут являться независимыми начальными условиями. Начальные условия остальных токов и напряжений называются зависимыми. Чтобы определить их, для цепи, образованной после коммутации, составляют уравнения Кирхгофа и записывают эти уравнения для момента коммутации с учетом законов коммутации. Полученную систему алгебраических уравнений решают относительно искомых величин при .
Если число корней характеристического уравнения больше одного, то необходимо иметь не только начальные условия искомой переменной, но и ее производных. При этом порядок производных, начальное значение которых необходимо знать, на единицу меньше числа корней характеристического уравнения. Для определения производных при уравнения Кирхгофа дифференцируют и решают совместно для .
Данный метод применяют для решения дифференциальных уравнений первого и второго порядка. При более высоких порядках определение постоянных интегрирования и решение характеристического уравнения представляет собой сложный процесс.
Характеристики методов экспертных оценок
Пoд экcпepтными oцeнкaми пoнимaют кoмплeкc лoгичecкиx и мaтeмaтичecкиx пpoцeдyp, нaпpaвлeнныx нa пoлyчeниe oт cпeциaлиcтoв инфopмaции, ee aнaлиз и oбoбщeниe c цeлью пoдгoтoвки и выpaбoтки paциoнaльныx peшeний.
Мeтoды экcпepтныx oцeнoк мoжнo paздeлить нa двe гpyппы: мeтoды кoллeктивнoй paбoты экcпepтнoй гpyппы и мeтoды пoлyчeния индивидyaльнoгo мнeния члeнoв экcпepтнoй гpyппы.
Мeтoды кoллeктивнoй paбoты экcпepтнoй гpyппы пpeдпoлaгaют пoлyчeниe oбщeгo мнeния в xoдe coвмecтнoгo oбcyждeния peшaeмoй пpoблeмы. Инoгдa эти мeтoды нaзывaют мeтoдaми пpямoгo пoлyчeния кoллeктивнoгo мнeния. Оcнoвнoe пpeимyщecтвo этиx мeтoдoв зaключaeтcя в вoзмoжнocти paзнocтopoннeгo aнaлизa пpoблeм. Нeдocтaткaми мeтoдoв являeтcя cлoжнocть пpoцeдypы пoлyчeния инфopмaции, cлoжнocть фopмиpoвaния гpyппoвoгo мнeния пo индивидyaльным cyждeниям экcпepтoв, вoзмoжнocть дaвлeния aвтopитeтoв в гpyппe.
Мeтoды кoллeктивнoй paбoты включaют мeтoды "мoзгoвoй aтaки", "cцeнapиeв", "дeлoвыx игp", "coвeщaний" и "cyдa".
Мeтoд "мoзгoвoй aтaки". Мeтoды этoгo типa извecтны тaкжe пoд нaзвaниeм кoллeктивнoй гeнepaции идeй, мoзгoвoгo штypмa, диcкyccиoнныx мeтoдoв. Вce эти мeтoды ocнoвaны нa cвoбoднoм выдвижeнии идeй, нaпpaвлeнныx нa peшeниe пpoблeмы. Зaтeм из этиx идeй oтбиpaютcя нaибoлee цeнныe.
Дocтoинcтвoм мeтoдa "мoзгoвoй aтaки" являeтcя выcoкaя oпepaтивнocть пoлyчeния тpeбyeмoгo peшeния. Оcнoвным нeдocтaткoм eгo - cлoжнocть opгaнизaции экcпepтизы, тaк кaк инoгдa нeвoзмoжнo coбpaть вмecтe тpeбyeмыx cпeциaлиcтoв, coздaть нeпpинyждeннyю aтмocфepy и иcключить влияниe дoлжнocтныx взaимooтнoшeний.
Мeтoд "cцeнapиeв" пpeдcтaвляeт coбoй coвoкyпнocть пpaвил пo излoжeнию в пиcьмeннoм видe пpeдлoжeний cпeциaлиcтoв пo peшaeмoй пpoблeмe. Сцeнapий пpeдcтaвляeт coбoй дoкyмeнт, coдepжaщий aнaлиз пpoблeмы и пpeдлoжeния пo ee peaлизaции. Пpeдлoжeния внaчaлe пишyт экcпepты индивидyaльнo, a зaтeм oни coглacyютcя и излaгaютcя в фopмe eдинoгo дoкyмeнтa.
Оcнoвным пpeимyщecтвoм cцeнapия являeтcя кoмплeкcный oxвaт peшaeмoй пpoблeмы в дocтyпнoй для вocпpиятия фopмe. К нeдocтaткaм мoжнo oтнecти вoзмoжныe нeoднoзнaчнocть, нeчeткocть излaгaeмыx вoпpocoв и нeдocтaтoчнyю oбocнoвaннocти oтдeльныx peшeния.
"Дeлoвыe игpы" ocнoвaны нa мoдeлиpoвaнии фyнкциoниpoвaния coциaльнoй cиcтeмы yпpaвлeния пpи выпoлнeния oпepaций, нaпpaвлeнныx нa дocтижeниe пocтaвлeннoй цeли. В oтличиe oт пpeдыдyщиx мeтoдoв, гдe экcпepтныe oцeнки фopмиpyютcя в xoдe кoллeктивнoгo oбcyждeния, дeлoвыe игpы пpeдпoлaгaют aктивнyю дeятeльнocть экcпepтнoй гpyппы, зa кaждым члeнoм кoтopoй зaкpeплeнa oпpeдeлeннaя oбязaннocть в cooтвeтcтвии c зapaнee cocтaвлeнными пpaвилaми и пpoгpaммoй.
Оcнoвным дocтoинcтвoм дeлoвыx игp являeтcя вoзмoжнocть выpaбoтки peшeния в динaмикe c yчeтoм вcex этaпoв иccлeдyeмoгo пpoцecca пpи взaимoдeйcтвии вcex элeмeнтoв oбщecтвeннoй cиcтeмы yпpaвлeния. Нeдocтaтoк зaключaeтcя в cлoжнocти opгaнизaции дeлoвoй игpы в ycлoвияx, пpиближeнныx к peaльнoй пpoблeмнoй cитyaции.
Мeтoд "coвeщaний" ("кoмиccий", "кpyглoгo cтoлa") - caмый пpocтoй и тpaдициoнный. Он пpeдпoлaгaeт пpoвeдeниe coвeщaния или диcкyccии c цeлью выpaбoтки eдинoгo кoллeктивнoгo мнeния пo peшaeмoй пpoблeмe. В oтличиe oт мeтoдa "мoзгoвoй aтaки" кaждый экcпepт мoжeт нe тoлькo выcкaзывaть cвoe мнeниe, нo и кpитикoвaть пpeдлoжeния дpyгиx. В peзyльтaтe тaкoгo тщaтeльнoгo oбcyждeния yмeньшaeтcя вoзмoжнocть oшибoк пpи выpaбoткe peшeния.
Дocтoинcтвoм мeтoдa являeтcя пpocтoтa eгo peaлизaции. Однaкo нa coвeщaнии мoжeт быть пpинятo oшибoчнoe мнeниe oднoгo из yчacтникoв в cилy eгo aвтopитeтa, cлyжeбнoгo пoлoжeния, нacтoйчивocти или opaтopcкиx cпocoбнocтeй.
Мeтoд "cyдa" являeтcя paзнoвиднocтью мeтoдa "coвeщaний" и peaлизyeтcя пo aнaлoгии c вeдeниeм cyдeбнoгo пpoцecca. В poли "пoдcyдимыx" выcтyпaют выбиpaeмыe вapиaнты peшeния; в poли "cyдeй" - лицa, пpинимaющиe peшeниe; в poли "пpoкypopoв" и "зaщитникoв" - члeны экcпepтнoй гpyппы. Рoль "cвидeтeлeй" выпoлняют paзличныe ycлoвия выбopa и дoвoды экcпepтoв. Пpи вeдeнии тaкoгo "cyдeбнoгo пpoцecca" oтклoняютcя или пpинимaютcя тe или иныe peшeния.
Мeтoд "cyдa" цeлecooбpaзнo иcпoльзoвaть пpи нaличии нecкoлькиx гpyпп экcпepтoв, пpидepживaющиxcя paзличныx вapиaнтoв peшeния.
Мeтoды пoлyчeния индивидyaльнoгo мнeния члeнoв экcпepтнoй гpyппы ocнoвaны нa пpeдвapитeльнoм пoлyчeнии инфopмaции oт экcпepтoв, oпpaшивaeмыx нeзaвиcимo дpyг oт дpyгa, c пocлeдyющeй oбpaбoткoй пoлyчeнныx дaнныx. К этим мeтoдaм мoжнo oтнecти мeтoды aнкeтнoгo oпpoca, интepвью и мeтoды "Дeльфи". Оcнoвныe пpeимyщecтвa мeтoдa индивидyaльнoгo экcпepтнoгo oцeнивaния cocтoят в иx oпepaтивнocти, вoзмoжнocти в пoлнoй мepe иcпoльзoвaть индивидyaльныe cпocoбнocти экcпepтa, oтcyтcтвии дaвлeния co cтopoны aвтopитeтoв и в низкиx зaтpaтax нa экcпepтизy. Глaвным иx нeдocтaткoм являeтcя выcoкaя cтeпeнь cyбъeктивнocти пoлyчaeмыx oцeнoк из-зa oгpaничeннocти знaний oднoгo экcпepтa.
Мeтoд "Дeльфи", или мeтoд "дeльфийcкoгo opaкyлa", пpeдcтaвляeт coбoй итepaтивнyю пpoцeдypy aнкeтнoгo oпpoca. Пpи этoм coблюдaeтcя тpeбoвaниe oтcyтcтвия личныx кoнтaктoв мeждy экcпepтaми и oбecпeчeния иx пoлнoй инфopмaциeй пo вceм peзyльтaтaм oцeнoк пocлe кaждoгo тypa oпpoca c coxpaнeниeм aнoнимнocти oцeнoк, apгyмeнтaции и кpитики.
Пpoцeдypa мeтoдa включaeт нecкoлькo пocлeдoвaтeльныx этaпoв oпpoca. Нa пepвoм этaпe пpoизвoдитcя индивидyaльный oпpoc экcпepтoв, oбычнo в фopмe aнкeт. Экcпepты дaют oтвeты, нe apгyмeнтиpyя иx. Зaтeм peзyльтaты oпpoca oбpaбaтывaютcя и фopмиpyeтcя кoллeктивнoe мнeниe гpyппы экcпepтoв, выявляютcя и oбoбщaютcя apгyмeнтaции в пoльзy paзличныx cyждeний. Нa втopoм - вcя инфopмaция cooбщaeтcя экcпepтaм и иx пpocят пepecмoтpeть oцeнки и oбъяcнить пpичины cвoeгo нecoглacия c кoллeктивным cyждeниeм. Нoвыe oцeнки внoвь oбpaбaтывaютcя и ocyщecтвляeтcя пepexoд к cлeдyющeмy этaпy. Пpaктикa пoкaзывaeт, чтo пocлe тpex-чeтыpex этaпoв oтвeты экcпepтoв cтaбилизиpyютcя, и нeoбxoдимo пpeкpaщaть пpoцeдypy.
Дocтoинcтвoм мeтoдa "Дeльфи" являeтcя иcпoльзoвaниe oбpaтнoй cвязи в xoдe oпpoca, чтo знaчитeльнo пoвышaeт oбъeктивнocть экcпepтныx oцeнoк. Однaкo дaнный мeтoд тpeбyeт знaчитeльнoгo вpeмeни нa peaлизaцию вceй мнoгoэтaпнoй пpoцeдypы.
Оcнoвныe этaпы пpoцecca экcпepтнoгo oцeнивaния:
Метод «дерево целей».
Концепция «дерева целей» впервые была предложена Ч. Черчменом и Р. Акоффом в 1957 году и представляет собой упорядочивающий инструмент (подобный организационной схеме компании), используемый для формирования элементов общей целевой программы развития компании (главных или генеральных целей) и соотнесения со специфическими целями различных уровней и областей деятельности. Новизна метода, предложенного Ч. Черчменом и Р. Акоффом, заключалась в том, что ими предпринималась попытка придать различным функциональным подсистемам количественные веса и коэффициенты с целью выявить, какие из возможных комбинаций обеспечивают наилучшую отдачу.
Термин "дерево" предполагает использование иерархической структуры, полученной путем разделения общей цели на подцели. Для случаев, когда древовидный порядок строго по всей структуре не выдерживается, В. И. Глушков ввел понятие "прогнозного графа". Метод дерево целей ориентирован на получение относительно устойчивой структуры целей проблем, направлений. Для достижения этого при построении первоначального варианта структуры следует учитывать закономерности целеобразования и использовать принципы формирования иерархических структур.
Широко применяется для прогнозирования возможных направлений развития науки, техники, технологий. Так называемое дерево целей тесно увязывает между собой перспективные цели и конкретные задачи на каждом уровне иерархии. При этом цель высшего порядка соответствует вершине дерева, а ниже в несколько ярусов располагаются локальные цели (задачи), с помощью которых обеспечивается достижение целей верхнего уровня.
Принцип разбиения общей цели на подцели и задачи иллюстрирует схема, представленная на рис. 4. Оценка относительной важности целей и значимости связей между ними производится с помощью экспертов, причем для последовательного определения значимости целей и задач на различных уровнях обычно используются оценочные матрицы.
Оценка коэффициентов взаимосвязей с помощью этих матриц производится, например, следующим образом: в 10 баллов оценивается такое влияние одного фактора на другой, без которого невозможно решить поставленную задачу. В 9,8 и 7 баллов оценивается влияние, без которого решение задачи будет соответственно в сильной, средней и слабой степени затруднено. Оценки 6,5 и 4 балла присваиваются в тех случаях, когда влияние одного фактора может в той или иной степени (сильной, средней, слабой) ускорить развитие другого фактора или решение задачи. Минимальный уровень влияния одного фактора на другой оценивается в 1 балл.
Пример: Цели фирмы и цели автоматизации
(«дерево целей» и показатели деятельности компании)
ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ - структурированная, построенная по иерархическому принципу (распределенная по уровням, ранжированная) совокупность целей экономической системы.
Автоматизация, до недавних пор, представляла собой один из способов совершенствования выполнения определенных функций автоматизируемого объекта в различных областях деятельности предприятия:
Следствие такой функциональной ориентированной модели деятельности - была «локальная» («кусочная») автоматизация – Автоматизированные Рабочие Места - АРМы, которые, фактически, представляли собой персональные средства обработки информации.
Современные же, интегрированные системы ориентированы уже не на отдельные функции, а на процессы, т.е. объектом управления становятся сквозные материальные, финансовые и информационные потоки. Поэтому возникла потребность оценивать не локальные «успехи» в автоматизации отдельных участков деятельности, а вклад автоматизации в успешность деятельности предприятия в целом.
В качестве интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ), рассматриваются системы, при создании которых реализован принцип нисходящего проектирования систем, выполняющих взаимосвязанные задачи, которые в результате взаимодействия обеспечивают достижение целей компании за счет совершенствования самого процесса управления.
Дерево целей собственно самой автоматизации, может быть направлено на достижение эффективности информационного обеспечения процессов управления, т.е. процесса разработки, принятия и контроля реализации управленческих решений.
При этом современные средства стремятся добиться принципиально нового качества этого информационного обеспечения, обеспечивая такие показатели как:
Спрогнозированные значения параметров деятельности организации являются базой для диагностики в будущем. Диагностика – это определение состояния объекта, предмета, явления или процесса управления посредством реализации комплекса исследовательских процедур, выявление в них слабых звеньев и «узких мест». Диагностика – это процесс, который осуществляется во времени и пространстве.
Будем рассматривать диагностику как процесс, протекающий в два этапа:
1) установление принадлежности объекта к определенному классу или группе объектов;
2) выявление отличий диагностируемого объекта от объектов своего класса путем сравнения его фактических параметров с базовыми (нормативными).
На первом этапе диагностики проводится качественная идентификация объекта. На втором этапе происходит количественная оценка объекта, при которой определяются фактические параметры объекта и их отклонения от базовых (нормативных) значений.
Методы диагностирования можно разделить на: аналитические, экспертные, линейное и динамическое программирование, математическое моделирование и другие. Наиболее часто при диагностике кризиса используются многофакторные математические модели.
Одним из важнейших факторов в диагностировании различных ситуаций является фактор времени. Он определяет характер проведения диагностики. При диагностике рассматриваются не только статические значения показателей, а изменение их состояния в течение определенного периода времени.
Корневой метод оценки качества управления
Это косвенный метод, основанный на определении границ области расположения корней характеристического уравнения на комплексной плоскости, что дает возможность приблизительно оценить качество управления.
Пусть имеется дифференциальное уравнение замкнутой САУ:
(a0pn + a1pn-1 + a2pn-2 + ... + (an)y = (b0pm + b1pm-1 + ... + bm)u.
Передаточная функция САУ
где p~1,p~2,...,p~m - нули передаточной функции, p1,p2,...,pn - полюса передаточной функции.
Переходный процесс зависит как от полюсов, так и от нулей, то есть определяется как левой, так и правой частями дифференциального уравнения. Это существенно усложняет анализ. Поэтому рассмотрим частный, но весьма распространенный случай, когда передаточная функция замкнутой САУ не имеет нулей:
Тогда уравнение динамики приобретает вид:
(a0pn + a1pn-1 + a2pn-2 + ... + an)y = b0u.
Общее решение данного уравнения имеет вид:
y(t) = yсв + yвын = åAiepit + bо/an.
Время переходного процесса tпп определяется длительностью свободного процесса, который представляет собой сумму n экспоненциально затухающих составляющих (рис.88). Затухание каждой из составляющих определяется вещественной частью соответствующего плюса pi, которая для устойчивых систем должна быть отрицательна. Длительность переходного процесса определяется в основном свободной составляющей, имеющей наименьшее затухание, то есть наименьшее абсолютное значение вещественной части соответствующего полюса.
Если изобразить все полюса в комплексной плоскости корней (рис.89), то данный полюс (или пара комплексно сопряженных полюсов) будет наиболее близко расположен к мнимой оси.
Для приблизительной оценки качества САУ на плоскости корней выделяется область в виде трапеции, на сторонах которой находится хотя бы по одному корню, все остальные корни - внутри данной области. Эта область характеризуется параметрами: h - степень устойчивости (равна расстоянию от мнимой оси до ближайшего корня или пары комплексно сопряженных корней); m = tg(j) - колебательность (характеризует колебательность переходного процесса и величину перерегулирования); x - своего названия не имеет, равна вещественной части наиболее удаленного от мнимой оси корня.
В общем случае, когда передаточная функция замкнутой САУ имеет нули, то использование данного метода может дать большую ошибку. Однако всегда качество управления будет тем лучше, чем больше h и меньше m, поэтому данный метод имеет смысл для любых САУ, но приближенно.
Зная значения h, x, m можно оценить область, за которую кривая переходного процесса выходить не будет (рис.90). Для этого строятся две кривые: u(t,h) - миноранта и v(t,h) - мажоранта, ограничивающая кривую переходного процесса соответственно снизу и сверху так, что u(t,h) e(t) v(t,h), где e(t) = yo-y(t). Формулы для определения миноранты и мажоранты берутся в справочниках для конкретных случаев.
Интегральные критерии качества
Интегральные критерии позволяют судить о качестве управления путем вычисления интегралов от некоторых функций управляемой величины. Эта функция выбирается таким путем, чтобы значение определенного интеграла от этой функции по времени от 0 до + было однозначно связано с качеством переходного процесса. В то же время данный интеграл должен сравнительно просто вычисляться через коэффициенты уравнений исследуемой системы.
Например, если переходная характеристика является монотонной, то можно утверждать, что качество переходного процесса тем лучше, чем меньше площадь, ограниченная данной кривой и установившимся значением управляемой величины (рис.91). Она равна площади, ограниченной кривой изменения свободной составляющей управляемой величины и осью абсцисс.
Если система устойчива, то свободная составляющая управляемой величины в пределе стремится к нулю, поэтому площадь ограниченная данной кривой имеет конечное значение и определяется по формуле:
Joo = .
Величина Joo представляет собой линейную оценку качества управления. Чем она меньше, тем выше быстродействие системы. При выборе параметров системы стремятся обеспечить минимум Joo. Если имеется какой-то варьируемый параметр A, то можно построить кривую Joo = f(A) (рис.92). Ее минимум, определяемый из условия dJoo/dA = 0, даст оптимальное значение A.
Пусть дано уравнение динамики замкнутой САУ:
(a0pn + a1pn-1 + a2pn-2 + ... + an)y = (b0pm + b1pm-1 + ... + bm)u.
Свободный процесс описывается однородным дифференциальным уравнением:
(a0pn + a1pn-1 + ... + an)yсв = 0,
следовательно: yсв =
yсв =
Joo = св(t)dt = .
Пусть при t = 0 САУ имела следующие начальные условия:
yсв(0) = y0, = y0’, ..., = y0(n-1).
Кроме того
yсв() = 0,() = 0,...,() = 0,
так как процесс затухает и при t свободная составляющая и все производные становятся равны нулю. Подставляя эти значение, получаем: Joo = (a0y0(n-1) + a1y0(n-1) + ... + an-1y0)/(an.
То есть линейную оценку качества регулирования можно легко вычислить, зная начальные условия и коэффициенты дифференциального уравнения. Возможны и другие линейные оценки качества, но они используются реже, например: J01 = св(t)tdt;
Значение этого интеграла соответствует площади под кривой yсв2(t) и осью абсцисс, которая всегда положительна (рис.94).
Выбирая параметры САУ по минимуму J20 мы приближаем кривую yсв(t) к осям координат, что приводит к уменьшению времени регулирования (рис.95). Вывод формулы для вычисления этой оценки сложен, поэтому ограничимся замечанием, что значение вычисляется через коэффициенты дифференциального уравнения a0...an,b0...bm. При вычислении слагаемых в этой формуле используются определители Гурвица, так что даже расчет по ней сопряжен с определенными трудностями и требует использования ЭВМ или специальных таблиц. При выборе параметров САУ по минимуму J20 часто получают нежелательную колебательность процесса, так как приближение yсв(t) к оси ординат вызывает резкое увеличение начальной скорости, что в свою очередь может вызвать большое перерегулирование, уменьшив при этом запас устойчивости. Для того, чтобы обеспечить плавность протекания процесса, в квадратичную оценку качества добавляется слагаемое, зависящее от скорости изменения регулируемого параметра yсв’(t). Получаем критерий качества J21 = св2(t) + t2(yсв’(t))2]dt,
где - некоторая наперед заданная постоянная времени, определяющая весовое соотношение между оценкой по yсв и по yсв’. При малых значениях уменьшение колебательности будет незначительным. Завышение увеличит время переходного процесса так, что ее выбор определяется конкретными условиями.
Этот интеграл имеет наименьшее значение, если переходный процесс соответствует экспоненте с постоянной времени (рис.96). Другими словами, по соображениям качества управления следует стремиться к тому, чтобы переходная характеристика замкнутой САУ как можно меньше отличалась от характеристики инерционного звена первого порядка, имеющего наперед заданную постоянную времени , значение которой определяются техническими условиями. Задача выбора параметров САУ по минимуму J20 и J21 решается аналитически только в случае невысокого порядка дифференциального уравнения. Иначе используют ЭВМ.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5
Перехо́дные процессы — процессы, возникающие в электрических цепях при различных воздействиях, приводящих к изменению их режима работы, то есть при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например, ключей, переключателей для включения или отключения источника или приёмника энергии, при обрывах в цепи, при коротких замыканиях отдельных участков цепи и т. д.
Физическая причина возникновения переходных процессов в цепях — наличие в них катушек индуктивности и конденсаторов, то есть индуктивных и ёмкостных элементов в соответствующих схемах замещения. Объясняется это тем, что энергия магнитного и электрического полей этих элементов не может изменяться скачком при коммутации (процесс замыкания или размыкания выключателей) в цепи.
Переходный процесс в цепи описывается дифференциальным уравнением
неоднородным (однородным), если схема замещения цепи содержит (не содержит) источники ЭДС и тока,
линейным (нелинейным) для линейной (нелинейной) цепи.
Длительность протекания
Переходные процессы обычно являются быстро протекающими: от миллиардных долей секунды до секунды. Редко они достигают десятков секунд.
Законы (правила) коммутации
Первый закон коммутации
Ток через индуктивный элемент L непосредственно до коммутации равен току во время коммутации и току через этот же индуктивный элемент непосредственно после коммутации , так как ток в катушке мгновенно измениться не может:
Второй закон коммутации
Напряжение на конденсаторе С непосредственно до коммутации равно напряжению во время коммутации и напряжению на конденсаторе непосредственно после коммутации, так как невозможен скачок напряжения на конденсаторе:
Примечание — время непосредственно до коммутации — непосредственно во время коммутации — время непосредственно после коммутации
Начальные значения величин
Начальные значения (условия) — значения токов и напряжений в схеме при t=0.
Напряжения на индуктивных элементах и резисторах, а также токи через конденсаторы и резисторы могут изменяться скачком, то есть их значения после коммутации чаще всего оказываются не равными их значениям до коммутации .
Независимые начальные значения — это значения токов через индуктивные элементы и напряжений на конденсаторах, известные из докоммутационного режима
Зависимые начальные значения — это значения остальных токов и напряжений при в послекоммутационной схеме, определяемые по независимым начальным значениям из законов Кирхгофа.
Методы расчёта переходных процессов
Классический метод — использует решение дифференциальных уравнений с постоянными параметрами методами классической математики.
Операторный метод — перенос расчёта переходного процесса из области функций действительной переменной (времени ) в область функций комплексного переменного, в которой дифференциальные уравнения преобразуются в алгебраические.
Метод переменных состояния. — основывается на составлении и решении системы дифференциальных уравнений первого порядка, разрешенной относительно производных. Число переменных состояний равно числу независимых накопителей энергии.
Операторный метод расчета переходных процессов.
Сущность операторного метода заключается в том, что функции вещественной переменной t, которую называют оригиналом, ставится в соответствие функция комплексной переменной , которую называют изображением. В результате этого производные и интегралы от оригиналов заменяются алгебраическими функциями от соответствующих изображений (дифференцирование заменяется умножением на оператор р, а интегрирование – делением на него), что в свою очередь определяет переход от системы интегро-дифференциальных уравнений к системе алгебраических уравнений относительно изображений искомых переменных. При решении этих уравнений находятся изображения и далее путем обратного перехода – оригиналы. Важнейшим моментом при этом в практическом плане является необходимость определения только независимых начальных условий, что существенно облегчает расчет переходных процессов в цепях высокого порядка по сравнению с классическим методом.
|
Изображение заданной функции определяется в соответствии с прямым преобразованием Лапласа: . |
В сокращенной записи соответствие между изображением и оригиналом обозначается, как
|
или |
. |
Следует отметить, что если оригинал увеличивается с ростом t, то для сходимости интеграла (1) необходимо более быстрое убывание модуля . Функции, с которыми встречаются на практике при расчете переходных процессов, этому условию удовлетворяют.
В качестве примера в табл. 1 приведены изображения некоторых характерных функций, часто встречающихся при анализе нестационарных режимов.
Таблица 1. Изображения типовых функций
|
Оригинал |
А |
|||||
|
Изображение |
Некоторые свойства изображений
Изображение суммы функций равно сумме изображений слагаемых: .
При умножении оригинала на коэффициент на тот же коэффициент умножается изображение: .
Имитационная модель — логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.
Имитационное моделирование (ситуационное моделирование) — метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По этим данным можно получить достаточно устойчивую статистику.
Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между её элементами или другими словами — разработке симулятора (англ. simulationmodeling) исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.
Виды имитационного моделирования:
агентное моделирование — относительно новое (1990-е-2000-е гг.) направление в имитационном моделировании, которое используется для исследования децентрализованных систем;
дискретно-событийное моделирование — подход к моделированию, предлагающий абстрагироваться от непрерывной природы событий и рассматривать только основные события моделируемой системы;
системная динамика — парадигма моделирования, где для исследуемой системы строятся графические диаграммы причинных связей и глобальных влияний одних параметров на другие во времени, а затем созданная на основе этих диаграмм модель имитируется на компьютере.
Основные достоинства:
• имитационная модель позволяет, в принципе, описать моделируемый процесс с большей адекватностью, чем другие;
• имитационная модель обладает известной гибкостью варьирования структуры, алгоритмов и параметров системы;
• применение ЭВМ существенно сокращает продолжительность испытаний по сравнению с натурным экспериментом (если он возможен), а также их стоимость.
Основные недостатки:
• большие трудозатраты на создание модели и проведение экспериментов, а также обработку их результатов;
• если использование системы предполагает участие людей при проведении машинного эксперимента, на результаты может оказать влияние так называемый хауторнский эффект (заключающийся в том, что люди, зная (чувствуя), что за ними наблюдают, могут изменить свое обычное поведение).
3. Частотные методы оценки качества систем автоматического управления.
Частотные методы основаны на привычном для инженеров графическом изображении динамических характеристик, которые можно снять экспериментально, поэтому они находят широкое применение. В частности зная АФЧХ разомкнутой САУ Wp(j), можно построить АФЧХ замкнутой САУ Wз(j) = = Pз() + jQз(),
а по ней - требуемую для частотных методов вещественную ЧХ замкнутой САУ Pз(). Зная ВЧХ замкнутой САУ, можно приближенно построить переходную характеристику САУh(t), которую снять экспериментально очень трудно, и по ней определить показатели качества управления.
Теоретическое обоснование этого в том, что любую функцию, в том числе и единичную ступенчатую, можно разложить в ряд Фурье: 1(t) = A0 + Ak1cos(kt) + Ak2sin(kt)].
Так как замкнутая САУ линейна, то при подаче на вход суммы сигналов с выхода снимается сигнал, равный сумме реакций на каждый из входных сигналов. Входному сигналу ui(wi,t) на выходе будет соответствовать составляющая выходного сигнала yi(i,t) = W(ji)ui(i,t), тогда h(t) = = A0W(0) + (jkw)[Ak1cos(kwt) + Ak2sin(kwt)].
Преобразование этого выражения приводит к двум равнозначным формулам определения h(t) через составляющие ВЧХ: , где P() и Q() - вещественная и мнимая части АФЧХ замкнутой САУ. Предпочтение обычно оказывают первой формуле, хотя с одинаковым успехом можно использовать и вторую.
Точно вычислить эти интегралы можно только с помощью ЭВМ, но в практике нашел широкое применение приближенный способ построения переходной характеристики на основе линейной аппроксимации ВЧХ замкнутой САУ, который называется метод трапеций. Прежде, чем рассматривать этот метод, рассмотрим без доказательства основные соотношения между ВЧХ замкнутой САУ и ее переходной характеристикой.
13.2. Основные соотношения между ВЧХ и переходной характеристикой
1. Начальное значение ВЧХ P(0) равно установившемуся значению переходной характеристики hуст = P() = P(0).
2. САУ с вогнутой ВЧХ (рис.97а кривая 1) не имеет перерегулирования, то есть ей соответствует монотонная переходная характеристика (рис.97б кривая 1).
3. САУ с трапециидальной ВЧХ (рис.97а кривая 2, такую ВЧХ можно аппроксимировать трапецией) имеет апериодическую переходную характеристику (рис.97б кривая 2), причем величина перерегулирования smax не превышает 18%.
4. Кривые 3 и 4 на рис.97а соответствуют колебательной переходной характеристике (рис.97б кривая 3). Величина перерегулирования smax тем больше, чем больше отношениеP()max/P(0). Если это отношение стремится к бесконечности, то есть имеет место разрыв ВЧХ, то переходная характеристика приобретает вид незатухающих колебаний и САУ переходит на границу устойчивости. Величину перерегулирования можно приблизительно вычислить исходя из соотношения smax < .
Наличие отрицательного экстремума у ВЧХ (кривая 4) свидетельствует о повышенной колебательности системы.
5. Время переходного процесса tпп можно оценить приблизительно по виду ВЧХ без построения кривой h(t). Оно определяется полосой частот wп, при которых P() > 0.2P(0) (рис.98). п называют интервалом положительности P(). При этом всегда tпп >p/п. Для кривой 1 рис.97а: tпп4/п. Для кривой 2: tпп(1..4)4/п. Для кривых 3 и 4 коэффициент пропорциональности больше, причем он тем больше, чем больше отношение P()max/P(0).
13.3. Метод трапеций
Этот метод основан на свойствах ВЧХ, следующих из полученной ранее формулы, которые мы рассмотрим без доказательств.
1. Свойство линейности: если ВЧХ можно представить суммой P() = SPi(), то каждой составляющей Pi() будет соответствовать составляющая переходной характеристики
,
при этом h(t) = (рис.99а). Поэтому, если ВЧХ имеет сложную форму, ее можно представить суммой трапециидальных ВЧХ, примыкающих к вертикальной оси. Затем все трапеции перерисовывают, перенося их основания на горизонтальную ось (рис.99б).
Каждой такой трапеции соответствует своя составляющая переходной характеристикиhi(t), имеющая апериодический характер (рис.99в). Результирующая кривая строится суммированием данных составляющих.
2. Если умножить P() на постоянный множитель а, то соответствующая ей h(t) также умножается на а. То есть, чем выше ВЧХ, тем выше и переходная характеристика (рис.100).
3. Если аргумент w в выражении ВЧХ P() умножить на постоянный множитель а, то аргумент в h(t) будет делиться на это число, то есть
.
То есть переходный процесс в случае P(a) будет протекать в а раз быстрее, чем в случае P() (рис.101).
Рассмотрим трапециидальную ВЧХ (рис.102а). Она характеризуется коэффициентом наклона k = 12. Под единичной трапецией (рис.102б) понимают трапецию, две стороны которой совпадают с осями координат и равны по 1 в соответствующих масштабах; наклон k может быть различным: P1() = .
Подставляя это определение в выражение для определения h(t) можно вычислить кривую переходного процесса, соответствующую единичной трапециидальной ВЧХ. Эти расчеты были проделаны и составлены таблицы hk -функций.
Для любой трапециидальной ВЧХ, на которые разбита реальная ВЧХ (рис.99б), можно построить подобную ей единичную трапецию со значением k = 12, где 1 - частота, соответствующая перелому реальной трапеции, 2 - основание трапеции реальной ВЧХ. Для данной единичной трапеции по таблице hk-функций строят кривуюhk(k,t), где t - время. Затем, используя свойства 2 и 3 масштабирования ВЧХ и переходной характеристики строят кривую переходного процесса, соответствующего данной трапециидальной ВЧХ. Причем оба описанных процесса можно совместить: сначала задаются моментом времени t, для него по таблице находят значение hk(k,t), потом умножают это значение на P(0) (масштабирование по вертикальной оси) и откладывают полученное значение на графике h(t) для времени t = t/2 (масштабирование по горизонтальной оси). Строя таким образом точки для различных моментов времени получают кривую
hi(t/2) = P(0)hk(k,t).
Данный алгоритм удобно оформить в таблицу:
|
t |
hk(k,t) |
t = t/2 |
hi(t) = P(0)hk(k,t) |
|
..... |
..... |
..... |
..... |
После суммирования составляющих переходного процесса, соответствующих каждой трапеции, получают реальную характеристику h(t).
Описанный метод построения переходной характеристики называется методом трапеций.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6
Работа трансформаторов, электрических машин и многих других современных электротехнических устройств основывается на использовании электромеханического и индукционного действия магнитного поля.
Первое из них заключается в том, что на проводник с током или на ферромагнитное тело, помещенное в магнитное поле, действует электромеханическая сила. Величина и направление этой силы зависит от интенсивности и направления силовых линий поля, которые в каждой точке поля характеризуются вектором магнитной индукции
Индукционное действие поля связано с созданием индуктированной напряженности и ЭДС в контуре при изменении его потокосцепления.
Чтобы использовать явления электромеханического и индукционного действий магнитного поля в рабочем объеме устройства создаётся необходимое магнитное поле. Часть электротехнического устройства, предназначенная для создания в его рабочем объеме магнитного поля заданной интенсивности и конфигурации называется магнитной цепью.
Магнитная цепь содержит ряд тел и сред, образующих замкнутые пути для основной части силовых линий созданного поля - магнитопровод и элементы, возбуждающие магнитное поле. Применяя на отдельных участках Ферромагнитные материалы с различными магнитными свойствами и геометрическими формами можно решать задачи усиления поля и придания ему необходимой конфигурации в рабочем объеме электромагнитного устройства.
Магнитные цепи , так же как и электрические, подразделяются на группы. Они могут содержать один или несколько элементов, возбуждающих магнитное поле, быть разветвлёнными и неразветвлёнными, работать с постоянными и переменными намагничивающими силами и т.д.
Основы расчета магнитных цепей с постоянными намагничивающими силами.
На рис 1.1 приведена схема неразветвлённой магнитной цепи, состоящей из кольцевого магнитопровода с равномерно размещённой на нём катушкой с числом витков w.Предположим вначале, что магнитопровод замкнут, воздушный зазор отсутствует. В этом случае имеем дело с однородной магнитной цепью.
Рис. 1.1
Произведение тока, проходящего через обмотку на число витков носит название намагничивающей силы
F=Iw[A].
При dвн » dн поле внутри катушки будет практически равномерным и напряженность поля определяется выражениемА/м, где lcp- длина средней линии магнитопровода .
Следует заметить, что напряженность магнитного поля кольцевого магнитопровода не зависит от магнитных свойств материала сердечника и равна его намагничивающей силе, приходящейся на единицу длины средней линии магнитопровода.
Магнитная индукция в сердечнике определяется формулой
B=m moH [Тл], где mo= 4p ґ 10-7 Ом С/ м -магнитная постоянная, равная магнитной проницаемости вакуума, m -относительная магнитная проницаемость материала сердечника.
Магнитный поток в сердечнике
Ф=BS Вб , где S-площадь поперечного сечения магнитопровода.
Если значения Ф, B, H остаются неизменными по всей длине средней линии магнитопровода, то магнитная цепь носит название цепи с однородным магнитопроводом. Если это условие не выполняется, то магнитопровод - неоднородный.
При расчете магнитных цепей может быть поставлена прямая задача, т.е. задача определения намагничивающей силы, необходимой для создания заданного магнитного потока Ф на каком либо участке магнитопровода или обратная задача, когда по заданной намагничивающей силе требуется определить потоки на отдельных участках цепи.
Эти задачи могут быть в принципе решены на основе формулы, по своей структуре аналогичной формуле закона Ома для цепи, состоящей из последовательно соединённых источника ЭДС Е и электрического сопротивления R (I=E/R): , т.е. магнитный поток равен намагничивающей силе, делённой на магнитное сопротивление. При этом магнитное сопротивление1/Ом С уменьшается с увеличением магнитной проницаемости материала сердечника. Поскольку F=Iw, то чем меньше магнитное сопротивление материала магнитопровода, тем меньше требуется пропускать ток через обмотку возбуждения для получения заданного магнитного потока Ф.
Однако для цепей с ферромагнитными сердечниками магнитная проницаемость не является величиной постоянной в силу нелинейной зависимости B(H),но сящей название кривой намагничивания материала. На рис. 1.2 приведена первоначальная кривая намагничивания электротехнической стали Э42.
Это кривая, снятая для первоначально размагниченного материала, имеет так называемую область насыщения материала, где индукция мало изменяется при существенном изменении напряженности H. На том же рисунке приведена линейная зависимость индукции от напряженности поля в вакууме B0=m0H и зависимость относительной магнитной проницаемости материала от напряженности магнитного поля m =B/m0H . Достаточно высокая крутизна изменения m с изменением H дает возможность строить на базе таких цепей усилители слабых сигналов / магнитные усилители/ . Максимальная магнитная проницаемость материала достигает величин порядка 5000.
С использованием первоначальной кривой намагничивания материала можно осуществить следующие алгоритмы решения прямой и обратной задачи для однородной неразветвлённой магнитной цепи
прямая задача: Ф® В=Ф/S® H по кривой B(H) ® F=Hlср;
обратная задача F® H=F/lср® B по кривой В(Н)® Ф=ВS.
Пусть теперь кольцевой магнитопровод имеет воздушный зазор. Такая магнитная цепь является неразветвлённой и неоднородной. Магнитопровод при этом имеет 2 участка: участок из ферромагнитного материала длиной l1 =lcp-d и воздушный зазор величиной d . Выражение для закона Ома для такой цепи можно представить в виде ,
где Rм= - магнитное сопротивление участка магнитопровода,-магнитное сопротивление воздушного зазора (m B=1) .
Здесь, строго говоря So№ S вследствие эффекта вспучивания силовых линий в зазоре. На границе раздела двух сред силовые линии выходят нормально к поверхности раздела.
Из приведенного выражения следует, что:
- магнитное сопротивление неоднородной неразветвленной цепи равно сумме магнитных сопротивлений её последовательных участков,
-т.к.m B=1, то магнитное сопротивление воздушного зазора весьма велико и сильно снижают величину магнитного потока в сердечнике.Поэтому наличие воздушного зазора в магнитопроводе требует значительного увеличения намагничивающей силы для создания одного и того же магнитного потока по сравнению с цепью, имеющей магнитопровод без воздушного зазора.
В силу нелинейной зависимости B(H) закон Ома для расчета таких цепей применить трудно, поэтому при расчете используются кривые намагничивания материала.
В случае прямой задачи по заданному магнитному потоку участков магнитопровода Ф, размерам участков Sк, lк и кривым намагничивания Вк(Нк) определяют намагничивающую силу F. Задача решается для каждого участка по схеме
Ф® Вк=Ф/ Sк® Нк по кривой Вк(Нк) ® F=S Нк lк.
Решение обратной задачи сводится к многократному решению прямой задачи расчета, т.е. задаются значением и находят . Если оно не подходит, то выбирают другое значение и находят F" и т.д.
Бу́лева фу́нкция (или логи́ческая функция, или функция а́лгебры ло́гики) от n аргументов — в дискретной математике — отображение Bn → B, где B = {0,1} — булево множество. Элементы булева множества {1, 0} обычно интерпретируют как логические значения «истинно» и «ложно», хотя в общем случае они рассматриваются как формальные символы, не несущие определённого смысла. Неотрицательное целое число n называют арностью или местностью функции, в случае n = 0 булева функция превращается в булеву константу. Элементы декартова произведения (n-я прямая степень) Bn называют булевыми векторами. Множество всех булевых функций от любого числа аргументов часто обозначается P2, а от n аргументов — P2(n). Переменные, принимающие значения из булева множества называются булевыми переменными. Булевы функции названы по фамилии математика Джорджа Буля.
При работе с булевыми функциями происходит полное абстрагирование от содержательного смысла, который имелся в виду в алгебре высказываний. Тем не менее, между булевыми функциями и формулами алгебры высказываний можно установить взаимно-однозначное соответствие, если:
- установить взаимно-однозначное соответствие между булевыми переменными и пропозициональными переменными;
- установить связь между булевыми функциями и логическими связками;
- оставить расстановку скобок без изменений.
Основные сведения
Каждая булева функция арности n полностью определяется заданием своих значений на своей области определения, то есть на всех булевых векторах длины n. Число таких векторов равно 2n. Поскольку на каждом векторе булева функция может принимать значение либо 0, либо 1, то количество всех n-арных булевых функций равно 2(2n). Поэтому в этом разделе рассматриваются только простейшие и важнейшие булевы функции.
Практически все булевы функции малых арностей (0, 1, 2 и 3) сложились исторически и имеют конкретные имена. Если значение функции не зависит от одной из переменных (то есть строго говоря для любых двух булевых векторов, отличающихся лишь в значении этой переменной, значение функции на них совпадает), то эта переменная называется фиктивной.
Последовательностные схемы существенно отличаются от комбинационных, прежде всего, наличием памяти. Их выходные сигналы являются функцией не только входных сигналов, но и внутреннего состояния, в котором устройство находилось до поступления входных сигналов. Такая архитектура является универсальной и может рассматриваться как модель любой цифровой системы независимо от ее сложности. Существует формальный метод, позволяющий определить нужные последовательность состояний и связи элементов. Однако большие системы редко разрабатываются как единый блок; большинство таких систем может быть представлено как суперпозиция конечного числа более простых функциональных подсистем, каждую из которых разрабатывать значительно проще. Тем не менее, модель позволяет рассмотреть характеристики системы.
Последовательность переходов, которая имеет место в результате воздействия всех возможных последовательностей входных сигналов, часто представляется в форме графа переходов или таблицы переходов. В заключение следует отметить, что триггер памяти требует определенного времени для перехода в новое состояние в ответ на изменение функции возбуждения. Эту временную задержку, а также время установления комбинационных схем проще всего учитывать, если разрешать все изменения только в фиксированные моменты времени, задаваемые от генератора тактовых сигналов. Такие последовательностные устройства называются синхронными, их мы будем рассматривать в дальнейшем.
Рассмотрим кратко особенности организации процесса обработки информации в цифровых устройствах, которые, как окажется, близки к подходам к проектированию устройств, с программируемой логикой.
Комбинационные схемы строятся на основе логических элементов или в каком-либо другом базисе, но с функциональной точки зрения результат будет тем же самым. Эти схемы характеризуются отсутствием памяти, поэтому их выходные сигналы определяются только входными сигналами. Алгоритм функционирования устройств на основе комбинационных схем может быть представлен в виде таблицы соответствия, содержащей значения выходных сигналов для всех возможных комбинаций значений входных сигналов.
Фактически необходимо учитывать и временной фактор, так как существует задержка между изменениями входных сигналов и установлением стабильных значений выходных. В течение времени установления выходные сигналы могут изменяться произвольно, независимо от алгоритма заданного таблицей соответствия. Такие сбои искажают работу. Устройства, поэтому обычно принимают специальные меры, исключающие возможность передачи выходных сигналов во внешние устройства во время установления. Этот способ легко реализуется в синхронных схемах, которые и будут рассматриваться далее.
Основные законы регулирования: П – пропорциональный,И – интегральный, ПД – пропорционально-дифференциальный, ПИ – пропорционально-интегральный, ПИД – пропорционально-интегрально-дифференциальный.
Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы). К ним относятся те, у которых выходная величина в пределах зоны регулирования изменяется пропорционально изменению входной величины:,
где kр - коэффициент усиления регулятора; уз - заданное значение регулируемой величины; ут - текущее значение регулируемой величины; ε — рассогласование.
Каждому значению входной величины П-регулятора соответствует определенное значение выходной величины. Сигнал на выходе П-регуляторов меняется только при изменении сигнала на входе. Параметром настройки П-регулятора является коэффициент усиления регулятора kр.
Пропорциональный закон позволяет изменять положение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения. На характер переходного процесса регулирования большое влияние оказывает величина коэффициента усиления kр.
Для пропорционального закона регулирования характерна статическая ошибка регулирования ∆, связанная с самим принципом регулирования - изменением положения регулирующего органа только при отклонении регулируемого параметра от заданного значения. При увеличении коэффициента усиления kр уменьшается ∆, однако при значениях Кр более некоторого значения система станет неустойчивой и переходный процесс регулирования будет расходящимся.
Интегральные регуляторы (И-регуляторы). К ним относятся те, у которых изменение выходной величины х пропорционально интегралу отклонения входной величины ут от заданного значения уз по времени. Уравнение динамики И-регулятора имеет вид , где Ти- время интегрирования регулятора, или время изменения его выходной величины на 1 % при отклонении входной величины от заданного значения на 1 % максимально возможного отклонения.
Время Ти является настроечным параметром И-регулятора. С увеличением Ти воздействие входной величины регулятора на выходную ослабевает.
Интегральный закон позволяет изменять скорость перемещения регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения. И-регуляторы обеспечивают устойчивую работу только на объектах с самовыравниванием, при этом переходный процесс регулирования имеет вид затухающих периодических колебаний. И-регулятор позволяет осуществлять регулирование без статической ошибки при установившемся процессе.
Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы). Их выходная величина изменяется под действием пропорциональной и интегральной составляющих. Уравнение динамики ПИ-регулятора имеет вид .
Пропорционально - интегральный закон позволяет изменять как величину, так и скорость перемещения регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения. ПИ-регулятор, включая в себя пропорциональный и интегральный законы регулирования, очень часто может обеспечивать высокое качество регулирования, исключающее статическую и уменьшающее динамическую ошибки системы.
Пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы). В ряде случаев качество регулирования можно повысить введением в закон регулирования составляющей, пропорциональной первой производной или скорости изменения входной величины регулятора. Эта дифференцирующая составляющая (Д-составляющая) формируется при помощи дополнительного устройства.
Уравнения динамики ПИД-регулятора имеют вид , где kр - коэффициент усиления регулятора; Ти - время интегрирования; Тд - время дифференцирования.
Воздействие входной величины этих регуляторов на выходную величину повышается с увеличением коэффициента усиления, уменьшением времени интегрирования Ти и увеличением времени дифференцирования Тд. При наличии Д-составляющей выходная величина регулятора х изменяется с некоторым опережением относительно входной величины, пропорциональным скорости ее изменения dy/dt.
При наличии в законе регулирования Д-составляющей регулятор реагирует и на изменения скорости входной величины, т. е. на интенсивность ее изменения; такой регулятор вступает в работу быстрее, чем П-регулятор. Введение в закон регулирования воздействия по производной приводит к усилению влияния регулятора на переходный процесс, при этом сокращается время переходного процесса и уменьшаются колебания регулируемой величины.
Время дифференцирования Тд - это отрезок времени, на который выходная величина регулятора опережает его пропорциональную составляющую при изменении входной величины с постоянной скоростью и при условии, что коэффициент передачи регулятора kр равен единице
Характеристики ПИ- и ПИД-регуляторов наиболее полно отвечают основным требованиям регулирования: малому значению начального перерегулирования; малому значению статической ошибки регулирования. 7.2. Законы регулирования
Пусть задана какая-то САР (рис.59).
Законом регулирования называется математическая зависимость, в соответствии с которой управляющее воздействие на объект вырабатывалось бы безынерционным регулятором.
Простейшим из них является пропорциональный закон регулирования, при котором u(t) = Ke(t) (рис.60а), где u(t) - это управляющее воздействие, формируемое регулятором, e(t) - отклонение регулируемой величины от требуемого значения, K - коэффициент пропорциональности регулятора Р.
То есть для создания управляющего воздействия необходимо наличие ошибки регулирования и чтобы величина этой ошибки была пропорциональна возмущающему воздействию f(t). Другими словами САУ в целом должна быть статической.
Такие регуляторы называют П-регуляторами.
Так как при воздействии возмущения на объект управления отклонение регулируемой величины от требуемого значения происходит с конечной скоростью (рис.60б), то в начальный момент на вход регулятора подается очень малая величина e , вызывая при этом слабые управляющие воздействия u. Для повышения быстродействия системы желательно форсировать процесс управления.
Для этого в регулятор вводят звенья, формирующие на выходе сигнал, пропорциональный производной от входной величины, то есть дифференцирующие или форсирующие звенья. Такой закон регулирования называется пропорционально - дифференциальным: u(t) = K1e(t) + K2de(t)/dt. В соответствии с ним работают ПД-регуляторы.
Чем быстрее нарастает отклонение регулируемой величины от требуемого значения, тем интенсивнее работает ПД-регулятор, что препятствует дальнейшему нарастанию данного отклонения. Кроме того при увеличении отклонения (de(t)/dt > 0) управляющий сигнал u будет больше, чем при уменьшении (de(t)/dt < 0), что также играет положительную роль, снижая колебательность процеса управления.
Добавление в регулятор двух дифференцирующих звеньев позволяет формировать управляющее воздействие по второй производной отклонения e , такой регулятор называется ПДД-регулятором.
Интегральный закон регулирования реализуется И-регулятором, его формулировка: Этот регулятор наращивает управляющее воздействие до тех пор пока управляемая величина отличается от требуемого значения, то есть пока e(t)0. И-регулятор обеспечивает астатическое регулирование. При малых e управляющее воздействие изменяется с малой скоростью, поэтому данный регулятор очень инерционный. Чтобы увеличить быстродействие обычно последовательно с ним включают усилитель, это дает пропорционально-интегральный закон регулирования (ПИ-регулятор), его формула:Первое слагаемое обеспечивает быстродействие, второе - астатичность, то есть точность регулирования. Еще большее быстродействие обеспечивается при добавлении слагаемого, пропорционального производной от отклонения управляемой величины de/dt, такой закон регулирования обеспечивается ПИД-регулятором, его формула: .
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7
Одним из классов являются монокристаллы с дефектами. Это не значит, что дефекты структуры могут присутствовать только в кристаллическом состоянии. В аморфных телах также имеются дефекты, однако ввести это понятие в физику твердого тела помогло именно представление о дефектах кристаллической решетки.
Все реальные твердые тела (монокристаллические и поликристаллические) содержат дефекты структуры, являющиеся нарушениями периодичности пространственного расположения атомов. Влияние дефектов на физические свойства кристаллов чрезвычайно разнообразно. Оно определяется характером сил связи в кристаллах, их энергетической структурой (металлы, полупроводники или диэлектрики). Если фундаментальные физические свойства вещества определяются его химическим составом и идеальной структурой, то некоторые изменения этих свойств и придание новых оптических, электронных, механических и других характеристик можно осуществить введением или изменением концентрации дефектов в них. Создание достаточно полного представления о природе и поведении различных дефектов является необходимым условием научного подхода к управлению структурно-чувствительными свойствами и процессами в твердых телах.
Некоторый беспорядок в расположение атомов в кристалле вносит уже тепловое движение. Поскольку атомы колеблются в произвольных направлениях, их мгновенное расположение в какой-либо момент времени отличается от такового в другой момент и является в некоторой степени неупорядоченным. Однако само по себе тепловое движение оказывается причиной только слабого отклонения свойств реального кристалла от идеального, поскольку статистически в среднем центры колебаний расположены в узлах идеальной решетки.
В реальном кристалле неизбежны другого рода нарушения порядка, характерного для идеального, и они представляют собой уже настоящие дефекты. По своей природе дефекты решетки идеального кристалла разделяют на собственные (или структурные) и примесные (химические). Под химическими дефектами понимают связанные с наличием примесей отклонения от правильной решетки идеального кристалла. К структурным, собственным, дефектам относят геометрические отклонения от регулярного расположения атомов в идеальном кристалле. Геометрическая классификация структурных дефектов основывается на их пространственной протяженности, по отношению к числу направлений в которых нарушено периодическое расположение атомов в решетке. На этой основе выделяют четыре класса дефектов:
1. Точечные (нульмерные), размеры которых не превышают одного или нескольких межатомных расстояний. К ним относятся вакансии, межузельные атомы, дефекты Френкеля и Шоттки, а также их антидефекты.
2. Линейные (одномерные), представляющие собой нарушение периодичности в одном измерении. К ним относятся дислокации, микротрещины.
3. Поверхностные (двумерные), к которым относятся границы зерен и двойников, дефекты упаковки, межфазные границы, стенки доменов, поверхность кристалла.
4. Объемные (трехмерные) – это микропустоты.
Наряду с перечисленными выше, имеется множество сложных и малоизученных структурных дефектов: скопления точечных дефектов в областях, превышающих атомные размеры, петли дислокаций и т. д. Кроме того, различные дефекты могут проявляться в кристалле не в чистом виде, они взаимно влияют друг на друга и могут взаимодействовать друг с другом.
2. Структура, технические и программные средства АСУ ТП.
В производственных АСУ ТП системы обычно строятся по трехуровневому принципу.
Нижний уровень (полевой уровень, field) АСУ ТП представляет собой различные датчики (сенсоры) и исполнительные механизмы.
Средний уровень (уровень контроллеров) состоит из программируемых логических контроллеров (ПЛК, в англоязычной литературе - PLC). Он как раз принимает полевые данные и выдает команды управления на нижний уровень. Управление в ПЛК осуществляется по заранее разработанному алгоритму, который исполняется циклически (прием данных – обработка – выдача управляющих команд).
Верхний уровень - это уровень визуализации, диспетчеризации (мониторинга) и сбора данных. На этом уровне задействован человек, т.е. оператор (диспетчер). Если он осуществляет контроль локального агрегата (машины), то для его осуществления используется так называемый человеко-машинный интерфейс (HMI, Human-Machine Interface). Если оператор осуществляет контроль за распределенной системой машин, механизмов и агрегатов, то для таких диспетчерских систем часто применим термин SCADA (Supervisory Control And Data Acqusition - диспетчерское управление и сбор данных, англ.) В обоих случаях верхний уровень АСУ ТП обеспечивает сбор, а также архивацию важнейших данных от ПЛК, их визуализацию, т.е. наглядное (в виде мнемосхем, часто анимированных) представление на экране существо и параметры происходящего процесса. При получении данных система самостоятельно сравнивает их с граничными параметрами (уставками) и при выходе за границы уведомляет оператора с помощью тревог. Оператор, который для начала работы должен авторизоваться (зарегистрироваться), запускает технологический процесс, имеет возможность остановить его полностью или частично, может изменить режимы работы агрегатов (изменяя уставки) и т.п. При этом система записывает все происходящее, включая действия оператора, обеспечивая "разбор полетов" в случае аварии или другой нештатной ситуации. Тем самым обеспечивается персональная ответственность управляющего оператора.
Те подсистемы АСУ ТП, которые критичны ко времени отклика на различные события процесса, имеют название системы управления реального времени (РВ). Для них недопустимо опоздание в выдаче управляющего сообщения, поскольку это чревато аварией. В большинстве случаев ПЛК создаются как системы РВ, для них время цикла работы управляющего алгоритма и есть максимальное время отклика системы РВ.
Важнейшим элементом АСУ ТП являются сети, по которым передаются данные и команды управления. Часто нижний и средний уровни АСУ ТП объединяются «полевой шиной», которая представляет собой сеть с гарантированным временем доставки пакетов, что позволяет создать распределенную систему управления (РСУ – DCS=Distributed Control System), работающую в режиме РВ. Приложения на верхнем уровне АСУ ТП обычно не требуют работы в режиме РВ, поэтому компьютеры здесь связаны связаны между собой сетью Ethernet, что позволяет АСУ ТП легко интегрировать с системами управления уровня АСУ предприятия, отправляя производственные данные в базы данных предприятия.
В общем контексте, АСУТП - это концепция создания локальных, гарантированно надежных решений непосредственного управления оборудованием, как составляющих единого эффективного инструмента оперативного управления производством.
В разрезе информационных технологий, АСУТП - набор программно-технических комплексов, реализующих одну из основных задач предприятия - выпуск продукции. Каждый отдельный комплекс управляет соответствующим технологическим процессом, а в совокупности они охватывают все производство в целом.
Техническое (аппаратное) обеспечение АСУ ТП — это комплекс технических средств, обеспечивающих выполнение всех функций АСУ ТП, а также обеспечивающих взаимодействие персонала с техническими средствами системы и с технологическим процессом.
В состав технического обеспечения АСУ ТП входят:
Программное обеспечение АСУ ТП — совокупность программ, обеспечивающих функционирование всех цифровых вычислительных средств АСУ ТП (контроллеры, серверы, рабочие и инженерные станции, программаторы, панели оператора), а также решающих все функциональные задачи на этапах разработки, наладки, тестирования и эксплуатации системы.
Программное обеспечение АСУ ТП принято делить на две категории:
Закон регулирования Wр(р) = Kр+Kр/TиР+KдTдР (4.1)
В реальных регуляторах формируется путем последовательной (рис. 7, а) или параллельной (рис. 7, б) коррекций ПИ-регулятора с помощью реального дифференцирующего (РД) звена. В обоих случаях ПИД-закон воспроизводится лишь приближенно.
При последовательной коррекции
Где
При параллельной коррекции
Где
Рис. 7. Последовательная (а) и параллельная (б) коррекция ПИ-регулятора с помощью дифференцирующего звена
Рис. 8. Переходные характеристики ПИД-регуляторов
ПИД-регулятор имеет четыре параметра настройки: Kр, Tи, Tд и Kд, которые могут быть получены из экспериментальных кривых разгона ПИ-регулятора и РД-звена, снятых по отдельности. Комплексные параметры настройки реального ПИД-регулятора K*р и T* можно определить по формулам (4.2) (4.3).
На рис. 8. приведена кривая разгона реального ПИД-регулятора с аналоговым выходом (сплошная линия). В отличие от идеального (прерывистая линия) она имеет ограниченный и плавно затухающий «всплеск» x*р, связанный с дифференцированием ступенчатого сигнала с помощью РД-звена.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8
Диэлектрики. Классификация и основные свойства.
Магнитные материалы - вещества, обладающие магнитными свойствами и изменяющие магнитное поле, в которое они помещены. Ими могут быть металлы и сплавы (гл. обр. ферромагнетики, такие, как Fe, Co, Ni, Cu, редкоземельные элементы), диэлектрики и полупроводники (ферри – и антиферромагнетики, напр. ферриты-шпинели МFe₂O₄, где М – Fe, Ni, Cо, Mn, Мg, Zn, Cu, интерметаллиды и др.). Различают магнитомягкие, магнитотвёрдые, термомагнитные, магнитооптические и магнитострикционные материалы.
Магнитомягкие материалы – это материалы с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой (такое размагничивающее внешнее магнитное поле напряженностью, которое необходимо приложить к ферромагнетику, предварительно намагниченному до насыщения, чтобы довести до нуля его намагниченность или индукцию магнитного поля внутри), быстро намагничиваются и быстро теряют магнитные свойства при снятии магнитного поля.
Основной магнитомягкий материал – чистое железо и его сплавы с никелем и кобальтом. Для повышения электросопротивления легируют кремнием, алюминием. Для улучшения прессуемости сплавов вводят до 1 % пластмассы, которая полностью испаряется при спекании. Пористость материалов должна быть минимальной.
Они обладают свойствами ферромагнетика (такое вещество, которое, при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля) или ферримагнетика (ферримагнетики характеризуются спонтанной намагниченностью, различные подрешётки в них состоят из различных атомов или ионов, например, ими могут быть различные ионы железа, Fe2+ и Fe3+). Такие материалы также обладают высокой магнитной проницаемостью (физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля в веществе) и малыми потерями на гистерезис.Петля гистерезиса
Магнитотвердые материалы отличаются относительно малой магнитной проницаемостью, но большой коэрцитивной силой и энергией, отдаваемой в окружающую среду. Эти материалы применяют для изготовления постоянных магнитов. К ним относятся: углеродистые, вольфрамовые, хромистые, кобальтовые стали, коэрцитивная сила которых равна 5000...13000 А/м, а остаточная индукция – 0,7...1,0 Т.
Магнитострикционные материалы обладают повышенной способностью деформироваться при намагничивании, используются в излучателях и приёмниках звука и ультразвука, преобразующих энергию магнитного поля в механическую и обратно; основные материалы – никель, сплавы никеля (пермендюр) и железа (с Аl, Ni, Pt, Ni и Co, Ni и Cr, Co и Сr), интерметаллиды редкоземельных элементов. Никель, обладающий хорошими магнитострикционными, механическими, антикоррозионными свойствами. Его недостатки — сравнительно низкая величина электросопротивления, невысокая индукция насыщения, относительно невысокая температура Кюри (360°).
Магнитооптические материалы. Ряд веществ, в том числе ферромагнетики, обладают магнитной оптической активностью. Наведенная магнитным полем оптическая активность проявляется и двух эффектах - Фарадея и Керра. Эффект Фарадея сводится к повороту плоскости линейной поляризации светового луча, проходящего через магнитооптическую среду. Угол поворота при направлении магнитного поля вдоль луча пропорционален напряженности магнитного поля. Нечто похожее наблюдается и при отражении линейно поляризованного луча света от поверхности ферромагнитного материала в присутствии магнитного поля. Этот эффект именуют эффектом Керра. Прошедший или отраженный свет несет, таким образом, информацию о текущем значении напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитного материала, зафиксированную углом поворота плоскости поляризации луча.
Эффект Фарадея Эффект Керра
Термомагнитные материалы ферромагнитные сплавы с сильной зависимостью намагниченности насыщения Js от температуры Т в заданном магнитном поле. Обычно подразделяют на две группы: термомагнитные (компенсационные) сплавы (ТКС) и многослойные термомагнитные (компенсационные) материалы (ТКМ). К ТКС относятся сплавы Ni—Fe—Cr (компенсаторы), Ni—Cu (кальмаллои), Ni—Fe (термаллои). К преимуществам компенсаторов относится обратимость свойства в диапазоне температур ±70°С, хорошая воспроизводимость характеристик (в частности, зависимость Js от Т), несложная механическая обработка. ТКМ обладают рядом преимуществ по сравнению с ТКС: возможность расчёта магнитных свойств и разнообразие характеристик, достижение насыщения (Js) в слабых полях, слабая зависимость насыщения от поля.
Проводниковые материалы. Называются вещества, внутри которых в случае электростатического равновесия электрическое поле равно нулю, т.е. некомпенсированные заряды проводников локализуются в бесконечно тонком поверхностном слое, а если электрическое поле отлично от нуля, то в проводнике возникает электрический ток.
В электротехнике из твердых проводников наиболее широко используются металлы и их сплавы, различные модификации проводящего углерода и композиции на их основе.
Металлические проводниковые материалы подразделяются на материалы высокой проводимости и сплавы высокого сопротивления. Металлы высокой проводимости используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить минимальные потери передаваемой по ним электрической энергии, а сплавы высокого сопротивления, наоборот, в тех случаях, когда необходима трансформация электрической энергии в тепловую.
К жидким проводникам относятся расплавы и электролиты. Если при прохождении тока через жидкие проводники на электродах не происходит выделение продуктов электролиза, то они относятся к проводникам первого рода. Расплавы ионных кристаллов и электролиты относятся к проводникам второго рода, так как при прохождении через них тока происходит перенос вещества, а на электродах выделяются продукты электролиза.
Газы и парообразные вещества становятся проводниками лишь в определенных диапазонах значений давления, температуры и напряженности электрического поля. Близка к газам по своему агрегатному состоянию особая проводящая среда — плазма.
При наличии градиентов температуры и потенциала в одном или нескольких соединенных проводниках возникает ряд термоэлектрических эффектов. Самые важные из них — эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона.
Полупроводниковые материалы - вещества с чётко выраженными свойствами полупроводников ( в широком интервале температур, включая комнатную (~ 300 К), являющиеся основой для создания полупроводниковых приборов. Удельная электрическая проводимость σ при 300 К составляет 104−10~10 Ом−1·см−1 и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность электрофизических свойств к внешним воздействиям (нагрев, облучение, деформации и т. п.), а также к содержанию структурных дефектов и примесей. Полупроводниковые материалы по структуре делятся на кристаллические, твёрдые, аморфные и жидкие.
Кристаллическая структура — такая совокупность атомов, в которой с каждой точкой кристаллической решётки связана определённая группа атомов, называемая мотивной единицей, причем все такие группы одинаковые по составу, строению и ориентации относительно решётки. Можно считать, что структура возникает в результате синтеза решётки и мотивной единицы, в результате размножения мотивной единицы группой трансляции.
Кристаллические полупроводниковые материалы:
Наибольшее практическое применение находят неорганические кристаллические полупроводниковые материалы, которые по химическому составу разделяются на следующие основные группы.
- Элементарные полупроводники: Ge, Si, углерод (алмаз и графит), В, α-Sn (серое олово), Те, Se.
- Соединения типа AIIIBV элементов III и V группы периодической системы.
- Соединения элементов VI группы (О, S, Se, Те) с элементами I—V групп периодической системы, а также с переходными металлами.
- Тройные соединения типа AIIBIVCV2.
- Карбид кремния SiC — единственное химическое соединение, образуемое элементами IV группы.
Некристаллические полупроводниковые материалы:
Типичными представителями этой группы являются стеклообразные полупроводниковые материалы — халькогенидные и оксидные. К первым относятся сплавы Tl, P, As, Sb, Bi с S, Se, Те, характеризующиеся широким диапазоном значений удельной электрической проводимости, низкими температурами размягчения, устойчивостью к кислотам и щелочам.
Диэлектрики - вещества, обладающие малой электропроводностью, т.к. у них очень мало свободных заряженных частиц – электронов и ионов. Эти частицы появляются в диэлектриках только при нагреве до высоких температур. Существуют диэлектрики газообразные (газы, воздух), жидкие (масла, жидкие органические вещества) и твердые (парафин, полиэтилен, керамика и т.п.).
По области применения все диэлектрические материалы можно разделить на электроизоляционные и диэлектрики в электрических конденсаторах.
Первые используются для создания электрической изоляции, которая окружает токоведущие части электрических устройств и отделяет друг от друга части, находящиеся под различными электрическими потенциалами.
Вторые используются для создания определенного значения электрической емкости конденсатора, а в некоторых случаях для обеспечения определенного вида зависимости этой емкости от температуры и других факторов.
По возможности управления электрическими свойствами диэлектрические материалы можно разделить на пассивные с постоянными свойствами и активные, свойствами которых можно управлять (сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электреты и др.).
Диэлектрические материалы подразделяются по их агрегатному состоянию на газообразные, жидкие и твердые. В особую группу могут быть выделены твердеющие материалы, которые в исходном состоянии являются жидкостями, но затем отверждаются и в готовой, находящейся в эксплуатации изоляции, представляют собой твердые тела (лаки и компаунды).
В соответствии с химической природой все диэлектрики делятся на органические и неорганические. Под органическим веществами подразумеваются соединения углерода; обычно они содержат также водород, кислород, азот, галогены или иные элементы. Прочие вещества считаются неорганическими; многие из них содержат кремний, алюминий и др. металлы, кислород и т.п.
УСО – это комплекс технических и програмных средств, обеспечивающих обмен информацией между процесором, УВМ и объектом управления.
СтруктураУСО:
Типы сигналов:
1)входные сигналы – принимаются из объекта и передаются в процессор для обработки;
2)выходные сигналы – выдаются в объект управления, принимаются из процессора;
Входные и выходные сигналы подразделяются на:
- аналоговые сигналы – сигналы, несущие информацию непрерывно изменяющихся физических переменных;
- дискретные сигналы – сигналы, передающие информацию о логических переменных;
Сигналы могут быть:
- частотные – сигналы, передающие информацию в виде изменения частоты sin-го сигнала или периода следования импульсного сигнала;
- напряжение постоянного тока – информация передаётся в виде уровней напряжения постоянного тока;
- сигналы постоянного тока - информация передаётся в виде уровней постоянного тока;
- гидравлические - информация передаётся в виде уровней давлений газа или жидкости;
В зависимости от напрвлений передачи и типов сигналов УСО подразделяется на 4 основные подсистемы:
-аналогового входа – приём аналоговых сигналов;
-аналогового выхода – выдача аналоговых сигналов;
-дискретного входа - приём дискретных сигналов;
-дискретного выхода – выдача дискретных сигналов;
Существует специальная аппаратура для экспериментального определения амплитудно-фазовой характеристики (АФХ) объекта управления: Эту характеристику можно использовать для расчета настроек ПИ-регулятора, где главным критерием является обеспечение заданных запасов устойчивости в системе.
Запасы устойчивости удобно характеризовать показателем колебательности системы M, величина которого в системе с ПИ- регулятором совпадает с максимумом амплитудно-частотной характеристики замкнутой системы. Для того, чтобы этот максимум не превышал заданной величины, АФХ разомкнутой системы не должна заходить внутрь окружности с центром и радиусом R, где ,.
Можно доказать, что оптимальными, по минимуму среднеквадратичной ошибки регулирования настройками будут такие, при которых система с показателем колебательности будет иметь наибольший коэффициент при интегральной составляющей, чему соответствует условие .
В связи с этим расчет оптимальных настроек согласно методике профессора Ротача В.Я. состоит из двух этапов:
1. Нахождение в плоскости параметров и , границы области, в которой система обладает заданным показателем колебательности .
2. Определением на границе области точки, удовлетворяющей требованию .
Методика расчета настроек ПИ регулятора по АФХ объекта
1. Строится семейство амплитудно-фазовых характеристик разомкнутой системы при и различных значениях (5-6 значений).
2. Задаются значением показателя колебательности M, из диапазона (рекомендуется М=1.6). Из начала координат проводят прямую OE под углом , где выбранное значение показателя колебательности.
3. Строится семейство окружностей, касающихся и прямой OE под углом , причем центр окружностей все время лежит на отрицательной действительной оси. В результате построения определяются радиусы этих окружностей .
4. Для каждой окружности вычисляют предельное значение
5. По значениям и строят границу области заданного показателя колебательности.
6. На этой границе определяют точку, для которой отношение максимально.
Построение АФХ разомкнутой системы для различных значений при подробно описано в книге Ротача В.Я. Профессором Ротачем В.Я. также была разработана упрощенная методика настройки ПИ-регулятора по одной точке АФХ разомкнутой системы. В основу методики положен следующий факт. В результате экспериментов и численных расчетов было установлено, что для различных типов объектов управления при оптимально настроенном ПИ-регуляторе АФХ разомкнутых систем проходят приблизительно через одну точку с амплитудой , фазой и частотой .
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9
Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм.необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
-научной основой метрологического обеспечения является метрология- наука об измерениях;
-организационной основой является метрологическая служба России;
-техническими средствами являются: система средств измерений, эталонов, система передачи размеров единиц от эталона рабочим средствам измерений, система стандартных образцов, система стандартных справочных данных;
-правила и нормы по обеспечению единства измерений установлены в Законе РФ "Об обеспечении единства измерений" и в нормативных документах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).
Виды погрешностей Выделяют следующие виды погрешностей:
Абсолютная погрешность – это значение, вычисляемое как разность между значением величины, полученным в процессе измерений, и настоящим (действительным) значением данной величины.
Абсолютная погрешность меры – это значение, вычисляемое как разность между числом, являющимся номинальным значением меры, и настоящим (действительным) значением воспроизводимой мерой величины.
Относительная погрешность – это число, отражающее степень точности измерения.
Приведенная погрешность – это значение, вычисляемое как отношение значения абсолютной погрешности к нормирующему значению.
Инструментальная погрешность – это погрешность, возникающая из-за допущенных в процессе изготовления функциональных частей средств измерения ошибок.
Методическая погрешность – это погрешность, возникающая по следующим причинам:
1) неточность построения модели физического процесса, на котором базируется средство измерения;
2) неверное применение средств измерений.
Субъективная погрешность – это погрешность возникающая из-за низкой степени квалификации оператора средства измерений, а также из-за погрешности зрительных органов человека, т. е. причиной возникновения субъективной погрешности является человеческий фактор.
Статическая погрешность – это погрешность, которая возникает в процессе измерения постоянной (не изменяющейся во времени) величины.
Динамическая погрешность – это погрешность, численное значение которой вычисляется как разность между погрешностью, возникающей при измерении непостоянной (переменной во времени) величины, и статической погрешностью (погрешностью значения измеряемой величины в определенный момент времени).
Аддитивная погрешность – это погрешность, возникающая по причине суммирования численных значений и не зависящая от значения измеряемой величины, взятого по модулю (абсолютного).
Мультипликативная погрешность – это погрешность, изменяющаяся вместе с изменением значений величины, подвергающейся измерениям.
Систематическая погрешность – это составная часть всей погрешности результата измерения, не изменяющаяся или изменяющаяся закономерно при многократных измерениях одной и той же величины.
Случайная погрешность – это составная часть погрешности результата измерения, изменяющаяся случайно, незакономерно при проведении повторных измерений одной и той же величины.
Современный модуль ввода имеет свой собственный микроконтроллер, который выполняет циклический опрос всех своих каналов и помещает полученные данные в буфер. Если по алгоритму работы системы автоматизации используются только несколько каналов модуля, то неиспользуемые каналы можно замаскировать (исключить их из процедуры опроса), если это требуется для увеличения быстродействия системы. При поступлении в модуль команды считывания значений со входов собранные данные передаются из буфера модуля в ПЛК (Программируемый логический контроллер), где помещаются в буфер OPC сервера или в определенную область ОЗУ.
Опрос модулей может выполняться циклически с одинаковой частотой для всех модулей, или с разной частотой. Второй вариант позволяет уменьшить загруженность шины, по которой выполняется обмен данными между модулями ввода и процессорным модулем.
Циклический опрос всех модулей с заранее заданной частотой сильно загружает шину, по которой модули ввода связываются с процессором. Это особенно очевидно, если процессор сканирует входы для обнаружения сигнала от аварийного датчика, который может сработать один раз в 10 лет, или если вводятся данные от датчика температуры в условиях, когда температура постоянна.
Разнообразие физических явлений порождает разнообразие датчиков, для каждого из которых существует соответствующее устройство ввода. Для унификации (сокращения числа типов) модулей ввода используют устройства нормирования сигналов, которые преобразуют измеряемую физическую величину в стандартный электрический сигнал. Фактически в промышленной автоматизации используются следующие стандартные диапазоны аналоговых сигналов: 0...10 В, 0... ±10 В, 1...5 В и 4...20 мА, 0...20 мА.
Входное сопротивление потенциальных входов должно быть не менее 10 кОм для диапазона 0...10 В и 0... ±10 В, не менее 5 кОм для диапазона 1...5 В и не более 300 Ом для диапазона 4...20 мА.
3. Приближенные методики расчета настроек. Расчет настроек в комбинированных и каскадных АСР. Робастные методы расчета настроек.
Робастные методы расчета настроек.
Методы робастного оценивания – те методы, которые позволяют получать достаточно надежные оценки статистической совокупности с учетом неясности закона ее распределения и наличия существенных отклонений в значениях данных.
В борьбе с грубыми погрешностями измерений, если они не были обнаружены в процессе измерений, используют два подхода:
исключение резко выделяющихся аномальных измерений из дальнейшей обработки;
использование робастных методов обработки.
После обнаружения выбросов в данных необходимо оценить параметры выборочной совокупности. При этом используется два метода:
1. Ошибки отбрасываются. Они исключаются из общей совокупности и расчеты проводятся по оставшимся данным.
2. Ошибки модифицируются, то есть ошибки заменяются на значения близкие к ним.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
Основные понятия и положения «Закона об обеспечении единства измерений»
Принят Государственной Думой 11 июня 2008 года. Одобрен Советом Федерации 18 июня 2008 года
1. Целями закона являются:
1) установление правовых основ обеспечения единства измерений в РФ;
2) защита прав и интересов граждан от отрицательных последствий недостоверных измерений;
3) обеспечение потребности граждан в получении достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства;
4) содействие развитию экономики РФ и научно-техническому прогрессу.
2. закон регулирует отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, СИ, применении стандартных образцов, методик измерений, а также при осуществлении деятельности по обеспечению единства измерений, предусмотренной законодательством РФ об обеспечении СИ.
3. Сфера гос. регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения, к которым установлены обязательные требования и которые выполняются при осуществлении:
1) деятельности в области здравоохранения;
2) ветеринарной деятельности;
3) деятельности в области охраны окружающей среды;
4) деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях;
5) работ по обеспечению безопасных условий и охраны
труда;
6) производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
7) торговли и товарообменных операций, выполнении работ по расфасовке товаров;
8) государственных учетных операций;
9) услуг почтовой связи и учете объема оказанных услуг электросвязи операторами связи;
10) деятельности в области обороны и безопасности государства;
11) геодезической и картографической деятельности;
12) деятельности в области гидрометеорологии;
13) банковских, налоговых и таможенных операций;
Государственная метрологическая служба России (ГМС) представляет собой совокупность государственных метрологических органов и создается для управления деятельностью по обеспечению единства измерений.
Общее руководство ГМС осуществляет Госстандарт РФ, на который Законом "Об обеспечении единства измерений" возложены следующие функции:
• межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений;
• представление Правительству РФ предложений по единицам величин, допускаемым к применению;
• установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;
• определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;
• государственный метрологический контроль и надзор;
• контроль за соблюдением условий международных договоров РФ о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;
• руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспечения единства измерений;
• участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений;
• утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений;
• утверждение государственных эталонов;
• установление межповерочных интервалов средств измерений;
• отнесение технических устройств к средствам измерений;
• установление порядка разработки и аттестации методик выполнения измерений;
• ведение и координация деятельности Государственных научных метрологических центров (ГНМЦ), Государственной метрологической службы, Государственной службы времени и частоты (ГСВЧ), Государственной службы стандартных образцов (ГССО), Государственной службы стандартных справочных данных (ГСССД);
• аккредитация государственных центров испытаний средств измерений;
• утверждение типа средств измерения;
• ведение Государственного реестра средств измерений;
• аккредитация метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений;
• утверждение перечней средств измерений, подлежащих поверке;
• установление порядка лицензирования деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;
• организация и координация деятельности государственных инспекторов по обеспечению единства измерений;
• организация деятельности и аккредитация метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ;
• планирование и организация выполнения метрологических работ.
Метрологические службы юридических лиц образуются, как правило, в виде самостоятельных структурных подразделений для выполнения задач по обеспечению единства и требуемой точности измерений при проведении исследований, разработок, испытаний, в производстве и (или) эксплуатации продукции или в иных областях деятельности юридических лиц и возглавляются главными метрологами.
В состав метрологических служб могут входить самостоятельные калибровочные лаборатории, а также структурные подразделения по ремонту средств измерений. Допускается возложение отдельных функций метрологической службы на иные подразделения юридических лиц.
В составе концернов, акционерных обществ, ассоциаций, межотраслевых объединений (объединений юридических лиц) по решению руководящих органов объединений может создаваться метрологическая служба, включающая службу главного метролога объединения, головные и базовые организации метрологической службы, выполняющие свои функции на основании договоров с предприятиями, метрологические службы предприятий (организаций), возглавляемые главными метрологами.
Метрологическая служба предприятия (МСП) должна состоять из следующих звеньев:
- главный метролог, осуществляющий руководство всеми работами по метрологическому обеспечению;
- служба главного метролога, включающая, если это целесообразно, лабораторию (группу) поверки, калибровки и ремонта СИ;
- метрологические службы структурных подразделений, входящих в предприятие и не являющихся юридическими лицами (далее - структурных подразделений) и осуществляющих свою деятельность в области электрической связи в соответствии с Положением о структурном подразделении и/или ответственные за метрологическое обеспечение в структурных подразделениях.
Структура метрологической службы, за исключением главного метролога, определяется руководством предприятия, исходя из специфики последнего.
МСП должна функционировать на основе положения, разрабатываемого в соответствии с требованиями типового положения и на основе Устава и утверждаемого руководителем предприятия по согласованию с главным метрологом Госкомсвязи и информатизации Украины.
Метрологические службы структурных подразделений функционируют на основе положений, разрабатываемых в соответствии с положением о МСП, в состав которого входит структурное подразделение, и Положением о структурном подразделении.
Положение о метрологической службе структурного подразделения согласуется с главным метрологом предприятия и утверждается руководителем структурного подразделения. При наличии в структурном подразделении только ответственного за метрологическое обеспечение его деятельность осуществляется в соответствии с Положением о метрологической службе предприятия - Положением о структурном подразделении и должностными инструкциями лица, ответственного за метрологическое обеспечение.
Структура и штаты метрологических служб структурных подразделений определяются исходя из специфики деятельности данного предприятия или структурного подразделения и объема работ по метрологическому обеспечению.
К основным задачам МСП относятся:
- обеспечение единства и требуемой точности измерений, повышение уровня метрологического обеспечения средств связи в процессе эксплуатации и улучшение качества услуг связи, предоставляемых потребителям;
- выполнение работ по метрологическому обеспечению средств связи (линий передачи, линейных, групповых и сетевых трактов, каналов ТЧ, каналов и средств звукового и телевизионного вещания, радиосвязи, каналов и средств вторичных телефонных и телеграфных сетей, каналов и сетей передачи данных, средств телепатических служб и передачи газет) при вводе их в эксплуатацию и в процессе эксплуатации;
- внедрение на предприятиях современных методов и средств измерений, автоматизированного контрольно-измерительного оборудования, информационно-измерительных систем и комплексов, а также эталонов и соответствующих технических средств для поверки и калибровки средств измерений; участие в разработке средств измерений электросвязи;
- осуществление метрологического надзора за состоянием и применением СИ, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами для поверки и калибровки, соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов по обеспечению единства измерений, подготовленностью специалистов.
При этом метрологический контроль осуществляется путем:
- проверки своевременности представления СИ на поверку или калибровку;
- поверки СИ при условии аккредитации на право поверки от органов Госстандарта Украины;
- калибровки СИ, не подлежащих поверке (государственному метрологическому контролю) при условии аккредитации на право калибровки метрологической службой отрасли электросвязи;
- проверки представления СИ электросвязи на испытания в целях утверждения типа (при необходимости закупки СИ, не включенных в Госреестр, и при разработке средств измерений).
2. Обобщенная схема АЦП и сравнительная характеристика АЦП.
АЦП, как правило, устанавливаются в цепях обратных связей цифровых систем управления для преобразования аналоговых сигналов обратных связей в коды, воспринимаемые цифровой частью системы. Т.о. АЦП выполняют несколько функций, таких как: временная дискретизация, квантование по уровню, кодирование
Сравнительные характеристики АЦП. Наибольшим быстродействием обладают АЦП прямого преобразования. Время преобразования tпр достигает 10 -20 нсек. Они используются для преобразования сигналов сверхбыстро протекающих процессов и сигналов телевизионного изображения (цифровое телевидение). Они отличаются высокой стоимостью и большой потребляемой мощностью. Функциональная схема АЦП прямого преобразования приведена на рис. 5.10. Она содержит 2n компараторов, делитель опорного напряжения и преобразователь позиционного кода в параллельный двоичный код. Промышленностью выпускаются 4, 6, 8 - разрядные АЦП прямого преобразования. Время преобразования этих АЦП определяется исключительно только временем распространения сигнала в компараторах tздкр и преобразователе кодов tздпр, т.е. tпр = tздкр + tздпр.
По своему быстродействию на втором месте находятся АЦП последовательного приближения (рис. 5.11).
Время преобра зования n-раз рядного АЦП определяется как tпр = nТ + 3Т, где Т - период следования тактовых импульсов, соответствующий времени выборки одного кванта. Дополнительные 3 такта используются для старта( запуска) и формирования сигналов признака завершения процесса преобразования (сигнала “конец преобразования”).
Принцип работы АЦП последовательного приближения иллюстрируется на рис. 5.12. После запуска, на выходе АЦП устатанавливается число, соответствующее половине напряжения полной шкалы Uпш / 2. Это напряжение сравнивается с входным напряжением Uвх и, в зависимости от результата сравнения, компаратор вырабатывает два сигнала: U1 , когда Uвых ЦАП >Uвх и U2 при Uвых ЦАП <Uвх . Если Uвых ЦАП меньше, чем Uвх ЛСУ вырабатывает команду, при которой к содержимому регистра последовательного приближения РПП прибавляется число, соответствующее половине напряжения, установленного в предыдущем такте. Если же Uвых ЦАП >Uвх , то из содержимого РПП это число вычитается (см. рис. 5.12). Это происходит до тех пор, пока напряжение приращения не станет равным DUкв , т.е. Un = DUкв =Uпш/2n..
Наибольшим времением преобразования (среди АЦП с использованием ЦАП) обладает АЦП последовательного счета tпр = 2n Т. Они проще в изготовлении и имеют наименьшую стоимость. Погрешность преобразования таких АЦП определяется, в основном, погрешностью ЦАП и может быть доведена до значений прецизионных преобразователей. АЦП последовательного счета переводит аналоговый сигнал в цифровой последовательно, начиная с младшего значащего разряда до цифрового кода на выходе, соответствующего уровню входного аналогового напряжения АЦП. Структурная схема такого АЦП приведена на рис. 5.13, а.
3Нелинейные системы. Общая характеристика нелинейных АСР. Типовые нелинейные модели. Уравнения нелинейных систем.
Нелинейной называется такая САУ, у которой зависимость между входными и выходными переменными одного или нескольких элементов описывается нелинейными уравнениями.
Все реальные элементы и системы, строго говоря нелинейны, и к понятию линейной системы приходят путем линеаризации. Но на практике встречаются такие нелинейные элементы, к которым операция линеаризации по малому отклонению не применима. Такие нелинейности называют существенными. На рис.7.1. приведены примеры таких нелинейностей. На рис.7.1а показана характеристика идеального реле, на рис.7.2б – характеристика с зоной насыщения, на рис.7.1в – нелинейная характеристика типа “модуль”.
Нелинейные системы, по сравнению, с линейными обладают целым рядом особенностей.
Прежде всего, к нелинейным дифференциальным уравнениям не применим принцип суперпозиции. Нелинейные дифференциальные уравнения не имеют каких – либо общих методик решения. Для исследования нелинейных дифференциальных уравнений нельзя использовать аппарат преобразований Лапласа и Фурье.
F(x) F(x) F(x)
c b
x xx
a б в
Рис.7.1. Примеры существенных нелинейностей.
Система называется устойчивой в большом, если она устойчива при больших конечных по величине отклонениях. Система называется устойчивой в целом, если она устойчива при любых, не ограниченных по величине, начальных отклонениях. Если система асимптотически устойчива в целом, то ее называют абсолютно устойчивой.
Особенностью нелинейных систем является возникновение в них, при некоторых начальных условиях, гармонических колебаний с определенной амплитудой и частотой, так называемых предельных циклов. Если предельный цикл устойчив, т.е. к нему сходятся все траектории сверху и снизу в определенном диапазоне начальных условий, то он называется автоколебаниями. Амплитуда и частота автоколебаний зависят только от параметров системы.
Рассмотрим некоторые методы исследования нелинейных САУ.
7.2. Метод фазовых портретов.
Дифференциальное уравнение системы автоматического управления может быть преобразовано в систему n дифференциальных уравнений 1-го порядка
(7.1)
7.3. Метод гармонической линеаризации
Метод гармонической линеаризации позволяет с достаточной для практики точностью исследовать устойчивость и точность нелинейных систем, используя методы, разработанные для линейных систем. Метод дает возможность определить наличие автоколебаний, а также их частоту и амплитуду.
Нелинейная система представляется в виде соединения линейной и нелинейной части (рис. 7.5).
Линейная
часть
Нелинейная
часть
X(t) Y(t)
Рис.7.5. Схема нелинейной системы
7.4. Применение метода гармонической линеаризации к исследованию вибрационной помехоустойчивости систем управления летательными аппаратами.
Корпус летательного аппарата (ЛА) под воздействием управляющих и возмущающих сил и моментов совершает упругие колебания. Частотный спектр этих колебаний имеет вид множества ярко выраженных тонов. Упругие колебания воспринимаются гироскопическими приборами измерительной системы, которые и вводят их в контур управления. Несмотря на малую амплитуду, упругие колебания, частотный спектр которых значительно выше частот полезного сигнала, могут привести к серьезным нарушениям процесса управления.
Для каждого тона упругих колебаний, вызванных регулирующим воздействием, можно передаточную функцию ЛА и представить структурную схему канала системы управления, например, канала тангажа, в виде, показанном на рис.7.9. На этой схеме передаточная функция, определяющая зависимость тона упругих колебаний от отклонения рулевого органа обозначена как Wi(s) и имеет вид:
Нелинейный
Рулевой
привод
k
* z
.
.
kz
.
Рис.7.9.Система стабилизации угла тангажа с учетом упругих колебаний
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11
Сущность стандартизации состоит в составлении и утверждении как рекомендуемых, так и обязательных норм и характеристик для многократного использования, направленного на обеспечение надлежащего качества товаров и услуг, повышение их конкурентоспособности в сферах обращения продукции, а также обеспечение безопасности труда. Стандартизация устанавливает оптимальную степень упорядоченности в определенных сферах производства и обращения продукции с помощью утвержденных норм и положений.
Главными задачами стандартизации являются:
- обеспечение соответствия товаров и услуг нормам и правилам безопасности для жизни и здоровья потребителя, собственности физических, юридических лиц, государственной собственности, экологии, окружающей среды, в частности, безопасности животных и растений;
- обеспечение безопасности объектов, для которых существует возможность возникновения различного рода чрезвычайных ситуаций;
- содействие научно-техническому прогрессу;
- обеспечение конкурентоспособности продукции и услуг;
- экономичное использование всех видов ресурсов;
- совместимость и взаимозаменяемость продукции;
- единая система измерений.
Результатом стандартизации является, в первую очередь, нормативный документ.
Нормативный документ – документ, в котором утверждаются общие нормы, правила и характеристики для продукции, работ или услуг.
Стандарт – нормативный документ, утвержденный соответствующим органом, в котором утверждаются общие принципы, нормы и характеристики для продукции, работ или услуг, причем данные правила устанавливаются для добровольного многократного использования.
Орган стандартизации – орган, признанный уполномоченным разрабатывать и утверждать стандарты на региональном или международном уровне.
На практике выделяют 4 основные этапа стандартизации:
1) Выбор продукции, работ или услуг, для которых будет проводиться стандартизация.
2) Создание модели для стандартизируемой продукции, работ или услуг.
3) Утверждение оптимального качества созданной модели.
4) Утверждение стандартов для созданной модели, стандартизация.
Государственный контроль и надзор за соблюдением обязательных требований государственных стандартов
Государственный контроль предусматривает только соблюдение обязательных требований государственных стандартов. К нему относятся нормы, обеспечивающие безопасность продукции и услуг для жизни, здоровья имущества человека и окружающей среды, техническая и информационная совместимость и взаимозаменяемость продукции. Сюда же входит единство методов их контроля и единство маркировки, иные требования, введенные специальными законодательными актами Российской Федерации.
Непосредственное осуществление государственного контроля и надзора реализуется:
- главным государственным инспектором Российской Федерации по надзору за государственными стандартами;
- главными государственными инспекторами республик в составе Федерации, краев, областей, округов и городов по надзору за государственными стандартами;
- государственными инспекторами по надзору за государственными стандартами.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - это устройство для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал по величине, пропорциональной значению кода.
ЦАП применяются для связи цифровых управляющих систем с устройствами, которые управляются уровнем аналогового сигнала. Также, ЦАП является составной частью во многих структурах аналого-цифровых устройств и преобразователей.
ЦАП характеризуется функцией преобразования. Она связывает изменение цифрового кода с изменением напряжения или тока. Функция преобразования ЦАП выражается следующим образом
Uвых - значение выходного напряжения, соответствующее цифровому коду Nвх, подаваемому на входы ЦАП.
Uмах - максимальное выходное напряжение, соответствующее подаче на входы максимального кода Nмах
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:
Применение ЦАП
Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы. Ниже рассмотрены некоторые схемы обработки сигналов, включающие ЦА-преобразователи.
3Анализ нелинейных систем на фазовой плоскости. Классификация особых точек. Автоколебания.
Анализ нелинейных систем на фазовой плоскости. К нелинейным относят системы, описываемые нелинейными дифференциальными уравнениями.
Система является нелинейной вследствие наличия в ее составе звеньев, описываемых нелинейными дифференциальными уравнениями, или имеющих нелинейную статическую характеристику (например, дискриминационную).
Нелинейный режим работы имеет место в системе при выходе ошибки слежения за пределы линейного участка (переходной режим, срыв слежения, большой уровень помех и т.д.).
Метод кусочно-линейной аппроксимации. Нелинейная характеристика разбивается на ряд линейных участков, в пределах каждого из которых система описывается линейным дифференциальным уравнением. Далее на каждом из этих участков система исследуется линейными методами; находятся решения, описывающие работу системы, которые затем "сшиваются". Метод удобен при небольшом числе участков разбиения. Недостаток метода в громоздкости вычислений при увеличении количества участков.
Метод гармонической линеаризации. Нелинейный элемент (НЭ) заменяется его линейным эквивалентом. Критерий эквивалентности состоит в равенстве первой гармоники напряжения на выходе НЭ и его линейного эквивалента по амплитуде и фазе при подаче на входы НЭ и его эквивалента гармонического сигнала. Метод эффективен, когда все высшие гармоники подавляются последующими цепями.
Метод фазовой плоскости. Применяется для исследования нелинейных систем, описываемых дифференциальными уравнениями первого и второго порядков. Состоит в построении и исследовании фазового портрета системы в координатах исследуемой величины и ее производной.
Используется для анализа переходных режимов работы, оценки устойчивости системы, возможности возникновения периодических колебаний.
Предположим, что поведение следящей системы описывается нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка
. (7) Обозначим х = х1; ; . (8)
Состояние системы, описываемой уравнениями (8), определяется в каждый момент времени величинами и т.е. величиной координаты и скоростью ее изменения. Это состояние системы можно отобразить точкой на плоскости с координатами , называемой фазовой плоскостью. При изменении состояния системы изображающая точка перемещается на фазовой плоскости по кривым, которые называют фазовыми траекториями. Совокупность фазовых траекторий для различных начальных условий называют фазовым портретом.
Чтобы получить уравнение фазовых траекторий, исключим из (2) время, поделив для этого второе из них на первое: . (9) Его решение . Каждой комбинации начальных условий соответствует свое решение уравнения (3) и своя фазовая траектория.
Для затухающего монотонного процесса (рис.7а) фазовая траектория приведена на рис.7б.
Eсли в системе возникают периодические колебания, на фазовой плоскости они отображаются в виде замкнутой кривой, называемой предельным циклом. Предельный цикл является устойчивым, если при некоторых отклонениях от него фазовая траектория вновь стремится к предельному циклу. При расхождении фазовых траекторий предельный цикл называется неустойчивым.
Построение фазовых траекторий позволяет судить о свойствах нелинейных систем по переходному процессу.
Рис.7. Апериодический процесс и его фазовая траектория.
Построение фазового портрета системы обычно начинают с определения его характера вблизи точек равновесия системы, в которых производные . Координаты точек равновесия определяются, как следует из (8), равенствами , . Точки равновесия при построении фазового портрета системы называют особыми.
Классификация особых точек. Поведение фазовых траекторий вблизи особых точек зависит от характера корней соответствующего характеристического уравнения , где - отклонение от состояния равновесия.
Если и , то процесс является затухающим гармоническим колебанием
Фазовая траектория, построенная по приведённым выражениям для процессов и , имеет вид скручивающейся спирали (см. рис.8), получившей название – устойчивый фокус.
При и процесс является гармоническим колебанием с нарастающей амплитудой. Особая точка соответствует при этом неустойчивому состоянию равновесия и называется неустойчивым фокусом (см. рис.9).
При выполнении условия корни действительные и имеют одинаковый знак. Если они отрицательны, то особая точка является устойчивым узлом (см. рис.10). Положительным корням соответствует особая точка типа неустойчивого узла (см. рис.11). При корни действительные и имеют разные знаки. Особая точка называется седлом (см. рис.12).
Рис.8. Устойчивый фокус. Рис.9. Неустойчивый фокус.
Рис.10. Устойчивый узел. Рис.11. Неустойчивый фокус Рис.12. Особая точка типа седла.
Автоколебания — незатухающие колебания в диссипативной динамической системе с нелинейной обратной связью, поддерживающиеся за счёт энергии постоянного, то есть непериодического внешнего воздействия.
Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что последние вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, в то время как возникновение автоколебаний и их частота определяются внутренними свойствами самой автоколебательной системы.
Помимо состояний равновесия в нелинейных системах, возможно установление периодических процессов, называемых автоколебаниями. Автоколебания не порождаются внешними периодическими воздействиями, а возникают за счет внутренних свойств нелинейной системы. Таким образом, в отличие от линейных систем в нелинейных системах возможно наличие нескольких положений равновесия и специфических автономных периодических режимов — автоколебаний.
Состояния равновесия и автоколебания могут реально существовать лишь в том случае, когда они устойчивы, причем при устойчивых автоколебаниях могут быть неустойчивые состояния равновесия, и наоборот. В отличие от линейных систем устойчивость нелинейных систем может зависеть от величины отклонения от положения равновесия, вызванного возмущающим или управляющим воздействием (от величины возмущения). При этом система может быть устойчивой при малых отклонениях и неустойчивой при больших, т. е. можно говорить, что система устойчива «в малом» и неустойчива «в большем». Если система устойчива при любых начальных отклонениях, ее называют устойчивой «в целом», аналогично линейной системе.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12
Сертификация — подтверждение соответствия качественных характеристик товара стандартам качества.
Сертификация продукции — процедура подтверждения соответствия, посредством которой независимая от изготовителя и потребителя организация удостоверяет в письменной форме, что продукция соответствует установленным требованиям.
Сертификация услуг — это независимое подтверждение соответствия утвержденным требованиям с целью соблюдения «Закона о защите прав потребителей» поставщиком работ и услуг на территории Российской Федерации.
Крупнейшими органами сертификации и стандартизации являются:
- ВНИИС (Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Сертификации)
- Госстандарт (Федеральное Агентство по Техническому регулированию и Метрологиии) и Госстрой;
- ЦГЭСН (Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора);
- СЭС (Санитарно-эпидемиологическая служба);
- Ростест.
ВНИИС крупнейшая организация сертификации и стандартизации в стране. Занимается разработкой научно-методических основ подтверждения соответствия продукции/товаров/услуг стандартам качества и безопасности, определяет порядок сертификации и проводит аккредитацию. В состав ВНИИС входят различные органы сертификации (электрооборудования, продукции текстильной и легкой промышленности, систем менеджмента качества и др.).
Сертификация рабочих мест предполагает комплексный анализ трудовых условий, включающий инструментальную (вредные и опасные факторы) и экспертную оценку (тяжесть и напряженность работы), по результатам которой определяется профессиональный риск работников на каждом конкретном месте.
В рамках сертификация затрагиваются следующие вопросы охраны труда:
- оценка вредных и опасных факторов;определение напряженности и тяжести труда; оценка инструментов и оборудования на соответствие нормам безопасности; оценка обеспеченности средствами индивидуальной защиты.
Инструментальная оценка вредных и опасных производственных факторов, характерных для трудового процесса, производится с использованием специального измерительного оборудования, включенного в государственный реестр. Все используемые измерительные приборы проходят регулярную проверку и калибровку.
Порядок исполнения сертификации по условиям труда включает оценку степени трамвоопасности каждого конкретного рабочего места, в рамках которого определяется:
безопасность применяемого в рамках трудового процесса оборудования, инструментария и материалов; обеспеченность работников средствами индивидуальной защиты и их соответствие фактическому воздействию вредных или опасных факторов; степень информированности работников о мероприятиях и средствах обеспечения охраны труда.
Действующее законодательство РФ предусматривает проведение сертификации силами самой организации при условии использования собственной аккредитованной лаборатории.
2Классификация и характеристики МП средств автоматизации.
Микропроцессорная система содержит аппаратные и программные средства.
Микропроцессорные средства характеризуются следующими показателями:
1. Совместимость - состоит в выполнении приложений во всех версиях микропроцессоров; обеспечивается базовой системой команд и интерфейса. 2. Масштабируемость - обеспечивается выполнением приложений в пределах полного диапазона архитектур. 3. Переносимость это возможность выполнение приложений на разных процессорах с одной операционной системой.
4. Взаимодействие приложений возможность совместной работы приложений разных систем, использующих одни протоколы. 5. Производительность характеризуется разрядностью процессоров. Различают 8, 16 и 32 разрядные процессоры.
Одним из показателей микропроцессоров является архитектура процессора. В понятие архитектура ходит набор программно-доступных регистров и операционных устройств, система основных команд и способов адресации, объем и структура памяти, виды и способы прерываний.
В современных микропроцессорах реализуются следующие варианты архитектур.
Различают архитектуры:
1) по набору выполняемых команд и способов адресации
- CISC (архитектура предполагает выполнение большого набора разноформатных команд с использованием много численных способов адресации. Эта классическая архитектура процессоров. Типичным примером CISC -процессоров являются микропроцессоры семейства Pentium.), - RISC (архитектура отличается использованием ограниченного набора команд фиксированного формата . RICS-процессор называют « процессорам с уменьшенной системой команд». Современные RISC-процессоры обычно реализуют около 100 команд, имеющих фиксированный формат длиной 4 байта. Также значительно сокращается число используемых способов адресации.) - VLIW (архитектура использует очень длинные команды (до 128 бит и более), отдельные поля которых содержат коды, обеспечивающие выполнение различных операций процессоры; реализована в некоторых микропроцессорах РА8500 компании «Hewlett -Packard»)
2) по реализации памяти и организации выборки команд и данных
Принстонская архитектура (архитектура Фон-Неймана) характеризуется использованием общей оперативной памяти и для хранения программ и для организации стека. Для обращения к этой памяти используется общая системная шина. Наличие общей памяти позволяет оперативно перераспределять ее объем. Использование общей шины упрощает отладку, тестирование и текущей контроль функционирования системы повышает надежность. Недостатком такой системы является необходимость последовательной выборки команд и обрабатываемых данных по общей системной шине. Гарвардская архитектура характеризуется физическим разделением памяти команд (программ) и памяти данных. Каждая память соединяется с процессором отдельной шиной. Благодаря разделению потоков команд и данных возможна большая производительность, чем при использовании Принстонской архитектуры. Недостатком Гарвардской архитектуры является большое число шин, а также больший объем памяти выделенный для команд и данных, который не может оперативно перераспределяться;
3) по выполнению команд Суперскалярная структура процессора предполагает включение нескольких параллельных устройств. Современные скалярные процессоры содержат до 4 - 10 операционных устройств, параллельная работа которых обеспечивает выполнение за один так 2 - 6 команд. Такая структура позволяет существенно увеличить скорость выдачи команд.
При конвейерном принципе весь процесс выполнения команд разбивается
на ряд этапов. Например: 1) выборка очередной команды 2) декодирование выбранной команды
3) формирование адреса операнда 4) применение операнда из памяти 5) выполнение операции 6) размещение результата в памяти. Реализация каждого этапа занимает один такт машинного времени.
3. Анализ релейных систем. Понятие устойчивости по Ляпунову. Устойчивость в малом, большом и целом. Абсолютная устойчивость положения равновесия.
Релейная система управления - система автоматического регулирования, устойчивое функционирование которой обеспечивается периодическим переключением направления движения. При этом управляющее воздействие может принимать ограниченное число фиксированных значений. В типовом случае – два. Реже – три.
Устойчивость — свойство САУ возвращаться в заданный или близкий к нему установившийся режим после какого-либо возмущения.
Устойчивая САУ — система, в которой переходные процессы являются затухающими. Теорема Ляпунова. Если существует дифференцируемая функция , удовлетворяющая в области условиям 1) при , 2) при , , то нулевое решение системы устойчиво по Ляпунову. Если вместо условия 2) выполнено более сильное условие
3) при , , а функция непрерывна на , то нулевое решение системы (1) - асимптотически устойчиво.
Асимптотически устойчивым был назван такой процесс в системе, который будучи возмущен, асимптотически возвращается к процессу, имевшему место в системе в отсутствие возмущений.
Т.е. Асимптотическая устойчивость - Тривиальное решение x = 0 системы (1) называется асимптотически устойчивым, если оно устойчиво по Ляпунову и выполняется условие для всякого x с начальным условием x0, лежащим в достаточно малой окрестности нуля.
Одно из отличий поведения нелинейных систем при наличии существенных нелинейностей от поведения линейных САУ является то, что переходные процессы в нелинейных системах зависят от начальных условий (отклонений).
В связи с этим, для нелинейных систем введены понятия устойчивости "в малом", "в большом", "в целом". - Система устойчива "в малом", если она устойчива при малых (бесконечно малых) начальных отклонениях. - Система устойчива "в большом", если она устойчива при больших (конечных по величине) начальных отклонениях. - Система устойчива "в целом", если она устойчива при любых больших (неограниченных по величине) начальных отклонениях. На рисунке 1 приведены фазовые траектории систем: устойчивой "в целом" (а) и системы устойчивой "в большом" и неустойчивой "в малом" (б);
Рисунок 1 - Фазовые траектории нелинейных системКритерий абсолютной устойчивости применяют для исследования как устойчивости положения равновесия, так и устойчивости динамических процессов. Анализ абсолютной устойчивости можно выполнить, применив параболический или обобщенный круговой критерий. Критерий абсолютной устойчивости Попова и прямой метод Ляпунова связаны между собой. Это дает основания для предпочтения критерия Попова при практическом анализе устойчивости нелинейных систем автоматического управления с одной нелинейностью, поскольку он имеет удобную частотную форму. Под абсолютной устойчивостью положения равновесия подобных нелинейных систем понимают асимптотическую устойчивость положения равновесия Ляпунова при любых мгновенных возмущениях. Абсолютная устойчивость положения равновесия во многих случаях оказывается недостаточной для обеспечения нормальной работы нелинейной системы автоматического управления при различных задающих и возмущающих воздействиях.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13
Виды и методы измерения. Математическая обработка результатов измерений. Законы распределения случайных величин.
Законы распределения случайных величин.
По способу нахождения искомого значения измеряемой величины измерения подразделяют на 6 видов:
1) Прямые – которые искомую величину находят непосредственно (время - секундомером, силу тока - амперметром).
2) Косвенные – при которых искомую величину определяют вычислениями по результатам прямых измерений величин, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью, т.е. расчет по формуле.
3) Совокупные – искомые значения величин находят с помощью решения системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.
4) Совместные – производящие одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними.
5) Абсолютные – прямые измерения основных величин с использованием физических констант.
6) Относительные – по отношению к определенной величине, принимаемой за исходную.
По характеру взаимодействия средств измерения с повторностью измеряемых деталей методы и средства разделяют на:
1) Контактные – измерения, при которых измеряющие средства имеют механический контакт с поверхностью измеряемого объекта.
2) Бесконтактные – не имеют механического контакта – оптические средства.
Методы измерений:
1) Дифференциальным измерением называется измерение, когда у детали сложной формы измеряется в отдельности каждый из ее элементов или параметров, которые характеризуют точность. Например: для измерения резьбы измеряют отдельно наружный диаметр, внутренний и средний диаметры, шаг, угол профиля. Такой метод удобен при изготовлении деталей.
2) Комплексное – при котором определяется влияние комплекса элементов, из которых состоит деталь, т.е. выявляется влияние всех элементов вместе. Например, для проверки резьбы болта взять гайку (калибр) и свинтить болтом. Комплексное измерение удобно для приемки изготовленных деталей.
В зависимости от способа применения меры различают:
1) Метод непосредственной оценки – заключается в определении значения измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (пружинный манометр, амперметр). При этом сама мера отсутствует.
2) Метод сравнения – основан на сравнении измеряемого значения величины со значением величины, воспроизводимой мерой (присутствие самой меры).
а) Нулевой метод – сравнение с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводится до нуля (измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие на весы массы mx полностью уравновешивается массой гирь m0, рис. 2, а).
Б) Дифференциальный метод – заключается в сравнении с мерой, при которой на измерительный прибор дается разность между измеряемой величиной и известной величиной (измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие массы mxна весы частично уравновешиваются массой гирь m0,а разность масс отсчитывается по шкале весов, градуированной в единицах массы рис.2, б, в этом случае значение измеряемой величины mx=m0+Δm, где Δm- показания весов).
в) Метод замещения - основывается на сравнении с мерой, когда измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.(взвешивание на пружинных весах. Измерение производят в два приёма. Вначале на чашу весов помещают взвешиваемую массу и отмечают положение указателя весов; затем массу mx замещают массой гирь m0, подбирая её так, чтобы указатель весов установился точно в том положении, что и в первом случае. При этом ясно, что mx=m0
г) Метод совпадений – сравнение с мерой, причем разность между измеряемой величиной и величиной воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкалы или периодических сигналов (штангенциркуль с нониусом, измерение числа оборотов вала стробоскопом- вал периодически освещается вспышками света, и частоту вспышек подбирают так, чтобы метка, нанесённая на вал казалась наблюдателю неподвижной).
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Процедура обработки результатов измерений зависит от вида выполненных измерений, которые, прежде всего, могут быть:
- прямыми или косвенными;
- многократными или однократными.
Многократные измерения, в свою очередь, разделяются на:
- равноточные или неравноточные;
- один ряд (серия) или несколько рядов (серий) измерений;
- подчиняющиеся или неподчиняющиеся нормальному закону распределения вероятностей.
Величины, которые могут принять в результате опыта любое из возможных значений, являются предметом дальнейшего изучения. Случайной называется величина, которая в результате опыта может принять то или иное возможное значение, неизвестное заранее, но обязательно одно.
Дискретной случайной величиной называют такую случайную величину, множество возможных значений которой либо конечное, либо бесконечное, но счетное. Непрерывной случайной величиной называют такую случайную величину, которая может принять любое значение из некоторого конечного или бесконечного интервала.
Законом распределения случайной величины называется всякое соотношение, устанавливающее связь между возможными значениями случайной величины и соответствующими им вероятностями. Закон распределения может иметь разные формы
Рядом распределения дискретной случайной величины Х называется таблица, где перечислены возможные (различные) значения этой случайной величины х1, х2, ..., хn с соответствующими им вероятностями р1, р2, ..., рn:
|
хi |
x1 |
x2 |
... |
xn |
|
pi |
p1 |
p2 |
|
pn |
Закон Пуассона
Событие называются редкими, когда вероятность события р или противоположного ему q близка к нулю. При большом числе испытаний (n), но небольшой величине произведения числа испытаний на вероятность (np),
которое меньше 10, вероятности полученные по формуле Лапласа
недостаточно близки к их истинным значениям. тогда применяют другую асимптотическую формулу
Пуассона.
Теорема. Если вероятность р наступления события А в каждом испытании постоянно близка к нулю, число независимых испытаний n достаточно велико, произведение np = λ, то вероятность Рn(m) того, что в n независимых испытаниях события А наступит m раз, приближенно равна , т.е.
Случайная величина имеет распределение Бернулли, если она принимает всего два значения: и с вероятностями и соответственно. Таким образом:
,
.
Принято говорить, что событие соответствует «успеху», а «неудаче». Эти названия условные, и в зависимости от конкретной задачи могут быть заменены на противоположные.
Случайная величина наилучшим и исчерпывающим образом характеризуется в теории вероятностей законом ее распределения. Этот закон устанавливает связь между возможными значениями случайной величины и соответствующими этим значениям вероятностям их появления. Существует две формы описания закона распределения случайной величины дифференциальная и интегральная. Причем, в метрологии в основном используется дифференциальная форма закон распределения плотности вероятностей случайной величины.
2Обобщенная архитектура МП контроллеров.
Процессор - это функциональный блок вычислительного устройства, предназначенный для реализации обработки цифровых данных и управления ходом этой обработки. Указанные действия выполняются процессором по командам, которые он автоматически считывает из памяти вычислителя.
В обобщенном виде функционирование процессора может быть представлено как циклическое чередование двух этапов – (1) выборки (чтения) команд из памяти и их дешифрации, и (2) выполнения команд.
Выборка (чтение) команд является автоматическим процессом, происходящим под воздействием импульсов от генератора тактовых импульсов (ГТИ), и не зависит от программиста в смысле механизма реализации, который жестко определяется аппаратной структурой процессора.
Дешифрация команды представляет собой процесс формирования последовательности управляющих сигналов для всех узлов процессора и других блоков вычислителя на основе информации (т.е. кода), содержащегося в команде.
Действия, выполняемые в соответствии с командой, могут представлять собой арифметическую или логическую обработку данных, пересылку данных, формирование адреса следующей команды или изменение режимов работы процессора. В любом случае эти действия определяются программистом в рамках имеющейся в его распоряжении системы команд конкретного процессора. После выполнения действий, задаваемых командой, процессор автоматически переходит к выборке следующей команды из памяти.
Имеет 2 блока: устройство управления (УУ) и операционное устройство (ОУ).
(УУ) - предназначено для реализации выборки команд, их дешифрации, и на основе этого – для управления обменом и обработкой информации путем генерации последовательности управляющих сигналов.
(ОУ) - служит для обработки цифровой информации (арифметические и логические операции, сдвиги, анализ чисел и т.п.).
Основным элементом для хранения информации внутри процессора - регистры, они выполняют функцию сверхоперативного ОЗУ с минимальным временем записи и считывания.
Счетчик команд - регистр, в котором при выборке или выполнении текущей команды формируется адрес следующей команды. Модификация содержимого регистра PC – это средство управления последовательностью выборки команд из памяти и, следовательно, управления ходом вычислительного процесса (т.е. реализация ветвлений в алгоритмах).
Указатель стека - регистр, в котором при выполнении программы хранится адрес границы той области памяти, для которой программист использует принцип последовательного доступа к данным (протокол работы со стеком).
Регистр адреса - регистр, в котором формируется адрес любого устройства, внешнего по отношению к процессору (ячейки памяти или порта ввода-вывода), перед обращением к этому устройству. Данный регистр необходим, поскольку источником адресной информации могут являться различные регистры процессора. При этом регистр адреса играет роль накапливающего буфера, из которого адресная информация выдается на внешнюю шину адреса.
Регистр признаков - это элемент внутренней памяти, в котором в виде отдельных битов фиксируются признаки, характеризующие результат операции, выполненной в АЛУ (нулевой результат, переполнение разрядной сетки и т.п.).
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - функциональный блок процессора, предназначенный для реализации действий по обработке данных. Результат операции, выполненной в АЛУ, заносится в один из регистров или пересылается в память (в зависимости от команды). В регистре признаков автоматически формируются признаки, характеризующие этот результат.
Функционирование процессора всегда синхронизируется от внешнего генератора тактовых импульсов (ГТИ). Именно под влиянием импульсов от ГТИ устройство управления процессора автоматически реализует действия, связанные с выборкой команд из памяти и их дешифрацией.
Выполнение команды всегда занимает некоторое количество периодов тактовой частоты и состоит из последовательности элементарных действий процессора (выборка команды, чтение операнда, вычисление в АЛУ). Эти элементарные действия называют машинными циклами (МЦ). В течение каждого МЦ происходит генерация строго определенной комбинации управляющих сигналов для соответствующих узлов процессора и всей вычислительной системы.
3Дискретные (цифровые) автоматические системы регулирования (ЦАСР). Квантование, модуляция, демодуляция. Математический аппарат ЦАСР. Прямое и обратное дискретное преобразование Лапласа, Z-преобразование.
Дискретные (цифровые) автоматические системы регулирования (ЦАСР).
Цифровые автоматические системы регулирования (ЦАСР) реализуются на базе миниЭВМ или микропроцессоров. По сравнению с традиционными (аналоговыми) они обеспечивают квантование регулируемой величины и регулирующего воздействия, причем как по уровню, так и по времени.
Квантование по уровню необходимо из-за ограниченной разрядности входных и выходных преобразователей ЦАСР. Квантование по времени — из-за ограниченного быстродействия ЭВМ. В результате управляющие воздействия выдаются через определенные промежутки времени (интервалы дискретности).
Преимущества ЦАСР: стабильность характеристик и отсутствие дрейфа; высокая точность и разрешающая способность; возможность реализации очень сложных алгоритмов (за счет программного обеспечения); возможность управления медленно меняющимися процессами; экономичность за счет возможности иметь до 50... 100 контуров регулирования; помехоустойчивость
На базе мини-ЭВМ создаются централизованные ЦАСР, в которых используют разнообразные периферийные устройства связи с ОУ и оператором.
Квантование — процедура построения чего-либо с помощью дискретного набора величин, например, целых чисел, в отличие от построения с помощью непрерывного набора величин, например, вещественных чисел.
Модуляция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).
Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую.
В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.
Демодуляция— процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.
Для передачи энергии электромагнитной волны используются высокочастотные колебания, а колебания низкой частоты используются для модуляции (слабого изменения амплитуды или фазы) высокочастотных колебаний. На принимающей станции из этих сложных колебаний с помощью специальных методов снова выделяют колебания низкой частоты, которые после усиления подаются на громкоговоритель. Этот процесс выделения информации из принятых модулированных колебаний получил название демодуляции, или детектирования колебаний.
ПреобразованиеЛапласа — интегральное преобразование, связывающее функцию комплексного переменного (изображение) с функцией вещественного переменного (оригинал). С его помощью исследуются свойства динамических систем и решаются дифференциальные и интегральные уравнения.
Прямое преобразование Лапласа
Преобразованием Лапласа функции вещественной переменной , называется функция комплексной переменной , такая что:
Правая часть этого выражения называется интегралом Лапласа.
Обратное преобразование Лапласа
Обратным преобразованием Лапласа функции комплексного переменного , называется функция вещественной переменной, такая что:
где — некоторое вещественное число. Правая часть этого выражения называется интегралом Бромвича.
Z-преобразованием называют свёртывание исходного сигнала, заданного последовательностьювещественных чисел во временно́й области, в аналитическую функциюкомплексной частоты.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14
1Основные характеристики измерительных приборов, классы точности.
Класс точности средств измерений - обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на их точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений. Классы точности присваиваются средствам измерений при их разработке с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Средствам измерений с двумя или более диапазонами измерений одной и той же физической величены допускается присваивать два или более класса точности. Средствам измерений, предназначенным для измерений двух или более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины.
Обозначение классов точности на средствах измерений
Условные обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений. При указании классов точности на измерительных приборах с существенно неравномерной шкалой, для информации, дополнительно указываются пределы допускаемой основной относительной погрешности для части шкалы, лежащей в пределах, отмеченных специальными знаками (например точками или треугольниками). К значению предела допускаемой относительной погрешности в этом случае добавляют знак процента и помещают в кружок. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНых ПРИБОРов
Классификация осуществляется на основе характера зависимости измеряемой величины от времени, условий, определяющих точность измерения, и способов выражения этих результатов.
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения средства измерений могут быть разделены на статические ( измеряемая величина постоянная) и динамические ( измеряемая величина может изменяться).
По способу получения результата Прямые измерения — искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных, при этом измеряемую величину сравнивают с мерой измерительными приборами, градуированными в требуемых единицах. Косвенные измерения — искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, когда искомую величину сложно измерить прямым измерением. Совокупные измерения — одновременно измеряют несколько одноименных величин и искомые значения величин находят, решая систему уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Совместные измерения — производимые одновременно измерения двух или нескольких одноименных величин для нахождения зависимости между ними.
По способу выражения результатов измерения Абсолютное измерение — основано на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и использовании значений физических констант. Относительные измерения — измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
По используемому методу измерения т.е. по совокупности приемов и использования принципов и средств измерений . Метод непосредственной оценки — значение величины непосредственно определяют по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.
Метод сравнения с мерой — измеряемую величину сравнивают с воспроизводимой мерой. Этот метод имеет следующие модификации:
противопоставление — измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами;
дифференциальный метод — на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой;
2Принципы обнаружения и исправления ошибок.
Обнаружение ошибок в технике связи — действие, направленное на контроль целостности данных при записи/воспроизведении информации или при её передаче по линиям связи.
Исправление ошибок (коррекция ошибок) — процедура восстановления информации после чтения её из устройства хранения или канала связи.
Для обнаружения ошибок используют коды обнаружения ошибок, для исправления — корректирующие коды (коды, исправляющие ошибки, коды с коррекцией ошибок, помехоустойчивые коды).
Идея обнаружения ошибок заключается в том, что для передачи сообщений используют не все N кодовых комбинаций, а только часть из них N0, которые называются разрешёнными. Оставшиеся ΔN=N-N0 комбинаций называют запрещёнными. Ошибки обнаруживают тогда, когда на приёмной стороне получают запрещённую комбинацию. Доля обнаруживаемых ошибок
ΔN/N=1-N0/N.
Если ΔN=0 т.е. N= N0 , то код не способен обнаруживать ошибки и его называют примитивным (безызбыточным).
Избыточность корректирующего кода определяется формулой
rK=1-(log N0)/(n log b).
Очевидно, что доля обнаруживаемых ошибок растёт с увеличением избыточности кода.
Исправление ошибок корректирующими кодами основано на определении "расстояния" между кодовыми комбинациями и отыскании минимального расстояния до разрешённой кодовой комбинации.
Расстоянием dij между кодовыми комбинациями Ki и Kj называют результат сложения по модулю b одноименных разрядов кодовых комбинаций
где и - k-й разряд кодовых комбинаций, n - значность кода.
При суммировании по модулю результат равен модулю суммы разрядов, если этот модуль меньше b. Если модуль суммы разрядов больше b, то результат получают вычитанием b из суммы.
Аналитическая запись сложения по модулю b имеет вид
Таким образом, расстояние между кодовыми комбинациями получают поразрядным суммированием по модулю с последующим обычным суммированием (вычитанием).
Для равномерного двоичного кода кодовое расстояние - это число символов, на которое отличается одна комбинация от другой. Например, если Ki=10111, Kj=01010, то dij=4. Методика исправления ошибок состоит в том, что, обнаружив ошибку, вычисляют расстояние от полученной запрещённой комбинации Ki до всех разрешённых Kj,j=1,…,N0. В качестве переданной принимают ту из разрешённых комбинаций, до которой расстояние является наименьшим.
Например, если mindij= di5, j=1,…,N0, то полагают, что была передана комбинация K5.
2.Анализ устойчивости дискретных систем. Необходимые и достаточные условия устойчивости. Аналог критерия Гурвица. Аналоги критериев Михайлова, Найквиста.
Для дискретных систем передаточные функции имеют вид
.(2)
Характеристическое уравнение представляет собой трансцендентное уравнение, при этом число корней уравнения бесконечно, так как они имеют периодический характер.
Например, для передаточной функции
(3)
корни определяются из соотношений
.
Каждому из n корней в плоскости Р, соответствует бесконечное множество периодических корней в плоскости Р*, отстоящих друг от друга на расстоянии частоты квантования и расположенных по группам в каждой полосе. Для анализа свойств системы достаточно анализировать расположение корней в одной, так называемой основной полосе, в качестве которой обычно считают полосу частот .
Расположение корней этого уравнения в комплексной плоскости приведено на рис. 1.
+j
3n
2
-3n
2
Доп. полоса
Доп. полоса
Осн. полоса
+
n
2
-n
2
pn
pn
pn
2n
2
-2n
2
+
Рис. 1
Дискретная система автоматического управления устойчива, если все корни ее характеристического уравнения расположены в левой полуплоскости в пределах основной полосы.
Применение критериев устойчивости для дискретных систем
Все критерии устойчивости, которые используются для анализа устойчивости непрерывных систем, могут быть использованы для дискретных систем с учетом некоторых особенностей.
Критерий Гурвица
Критерий устойчивости Гурвица можно использовать при применении билинейного преобразования. Рассмотри алгоритм его использования.
.(5)
2. Выполняем подстановку , при этом получим характеристическое уравнение D(w) = 0, т. е. в форме билинейного преобразования
. (6)
3. Составляем определитель Гурвица
. (7)
4. Определяем устойчивость также как и для непрерывных систем.
Линейная дискретная система устойчива, если при определитель Гурвица и все его диагональные миноры положительны.
Рассмотрим частные случаи.
При n = 1 характеристическое уравнение имеет вид
Условие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0, а также: a0 - a1 > 0.
При n = 2 характеристическое уравнение имеет вид
Условие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0, а также:
a0 - a1 + a2 > 0, a0 - a2 > 0.
Критерий устойчивости Михайлова
Доказательство частотных критериев устойчивости базируется на следствии из принципа аргумента. Рассмотрим, как он формулируется для дискретных систем.
Пусть задано характеристическое уравнение замкнутой системы
. (8)
Рассмотрим комплексную плоскость Z (рис. 7), пусть z2 расположен внутри круга единичного радиуса, а z1 вне него.
При этом
(9)
Если замкнутая система устойчива, то все корни расположены в пределах окружности единичного радиуса, а значит
(10)
Замкнутая дискретная система устойчива, если характеристическая кривая D*(j) при изменении частоты 0 /T последовательно проходит 2n квадрантов.
Порядок построения характеристической кривой: определяем D(z); выполняем подстановку ; определяем выражение
;
изменяя 0 /T строим D*(j) (рис. 5).
+j
n=1
D*(j)
+
=/T=0
+j
z-z1
z1
+/2
-/2 z- z2
z2
+
а) б)
Рис. 5
Критерий устойчивости Михайлова с использованием билинейного преобразования
При этом исходным является характеристический полином в форме z-преобразования. Выполним подстановку
z = (1+w)/(1-w) .
(11)
Пусть: w = j, где –фиктивная частота (0 ).
При этом критерий Михайлова для дискретных систем применяется в таком же виде, как и для непрерывных систем.
Критерий устойчивости Найквиста
Рассмотрим функцию, которая связывает характеристики разомкнутых и замкнутых дискретных систем (12)
где D*(p) – характеристический полином замкнутой системы;
A*(p) – характеристический полином разомкнутой системы.
В соответствии со следствием из принципа аргумента
Рассмотрим разные случаи.
Система, устойчивая в разомкнутом состоянии
Так как разомкнутая дискретная система устойчива, то она не содержит корней в правой полуплоскости (т. е. m = 0), для того чтобы и замкнутая дискретная система была устойчива, должно выполняться условие
Формулировка критерия Найквиста:
Графически это обозначает, что годограф вектора W*(j) не охватывает начала координат, а вектора K*(j) -точку с координатами (-1, j0).
Система, неустойчивая в разомкнутом состоянии
Так как разомкнутая система неустойчива, то она содержит m корней в правой полуплоскости, для того чтобы замкнутая система была устойчива, должно выполняться условие:
Графически это обозначает, что годограф вектора K(j) охватывает точку с координатами (-1, j0) m –раз. Формулировка критерия Найквиста: Замкнутая дискретная система устойчива, если амплитудно-фазовая частотная характеристика разомкнутой неустойчивой системы, имеющей m корней в правой полуплоскости, охватывает току с координатами (–1 , j0) m раз.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15
Электроизмерительные приборы, используемые для измерения силы электрического тока, называются амперметрами, миллиамперметрами и микроамперметрами. Они включаются непосредственно в ту электрическую цепь, ток в которой нужно измерить, для чего замкнутая электрическая цепь разрывается и в место разрыва включается измерительный прибор. Электрическая цепь оказывается замкнутой через измерительный прибор (рис. а).
При этом к общему сопротивлению электрической цепи добавляется сопротивление измерительного прибора и ток, измеренный прибором, будет меньше истинного тока. Ошибка измерения тем меньше, чем меньше сопротивление измерительного прибора. Поэтому микроамперметры, миллиамперметры и амперметры конструируют таким образом, чтобы они имели возможно меньшие внутренние сопротивления.
Напряжение бывает постоянного и переменного тока и измеряется в Вольтах, обозначается буквой В (в русском языке) или латинской буквой V (международное обозначение). Если напряжение переменного тока, то перед буквой ставится знак "~", если постоянного, то знак "–".
Полярность переменного напряжения изменяется во времени, например напряжение бытовой сети 50 раз в секунду (частота изменения измеряется в Герцах, один Герц равен одному изменению полярности напряжения в одну секунду), полярность постоянного напряжения во времени не меняется. Поэтому для измерения напряжения переменного и постоянного тока требуются разные измерительные приборы, которые называются Вольтметр.
Согласно требованиям ГОСТ 13109-97 действующее значение напряжения в электрической сети должно быть 220В ±10%, то есть может изменяться в пределах от 198В до 242В.
Размерность электрической мощности записывается следующим образом: джоуль/сек = ватт.
В цепях постоянного тока мощность, потребляемая нагрузкой, равна произведению тока и напряжения и ее можно определить косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра или прямым — с помощью электродинамического ваттметра.
Измерение энергии Постоянный ток
Для измерения расхода энергии при постоянном токе применяют счетчики трех систем: электродинамической, магнитоэлектрической и электролитической. Наибольшее распространение получили счетчики электродинамической системы. Неподвижные токовые катушки, состоящие из небольшого числа витков толстой проволоки, последовательно включены в сеть. Подвижная катушка шарообразной формы, называемая якорем, укреплена на оси, которая может вращаться в подпятниках. Обмотка якоря выполнена из большого числа витков тонкой проволоки и разделена на несколько секций. Концы секций припаяны к пластинам коллектора, которого касаются металлические плоские щетки. Напряжение сети подается в обмотку якоря через добавочное сопротивление. Цифровой измерительный прибор (ЦИП) — средство измерений, автоматически вырабатывающее сигналы измерительной информации в цифровой форме. Цифровой измерительный прибор имеет ряд преимуществ перед аналоговыми приборами: удобство отсчитывания значений измеряемой величины, возможность полной автоматизации процесса измерений, регистрация результатов измерения с помощью цифропечатающих устройств и перфораторов.
2Гальваническое разделение цепей и экранирование каналов связи.
Гальваническая развязка — передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ними. Гальванические развязки используются для передачи сигналов, для бесконтактного управления и для защиты оборудования и людей от поражения электрическим током.
Без использования развязки предельный ток, протекающий между цепями, ограничен только электрическими сопротивлениями, которые обычно относительно малы. В результате возможно протекание выравнивающих токов и других токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с цепью. Прибор, обеспечивающий развязку, искусственно ограничивает передачу энергии из одной цепи в другую. В качестве такого прибора может использоваться трансформатор или оптрон. В обоих случаях цепи оказываются электрически разделёнными, но между ними возможна передача энергии или сигналов.
Экранирование каналов связи.
Одним из наиболее опасных технических каналов утечки информации на объектах информатизации является канал утечки информации, возникающий вследствие побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) технических средств обработки информации (ТСОИ). Такой канал утечки информации часто называют электромагнитным [8].
В области защиты информации под побочным электромагнитным излучением обычно понимается нежелательное радиоизлучение, возникающие в результате нелинейных процессов в электронной аппаратуре.
Функционирование любого технического средства обработки информации связано с протеканием по его токоведущим элементам электрических токов и образованием разности потенциалов между различными точками его электрической схемы, которые порождают магнитные и электрические поля.
Узлы и элементы электронной аппаратуры, в которых имеют место большие напряжения и протекают малые токи, создают в ближней зоне электромагнитные поля с преобладанием электрической составляющей. Преимущественное влияние электрических полей на элементы электронной аппаратуры наблюдается и в тех случаях, когда эти элементы малочувствительны к магнитной составляющей электромагнитного поля.
Узлы и элементы электронной аппаратуры, в которых протекают большие токи и имеют место малые перепады напряжения, создают в ближней зоне электромагнитные поля с преобладанием магнитной составляющей. Преимущественное влияние магнитных полей на аппаратуру наблюдается также в случае, если рассматриваемое устройство малочувствительно к электрической составляющей поля или последняя много меньше магнитной за счёт свойств излучателя.
Побочные электромагнитные излучения возникают также при «протекании» информативных сигналов по соединительным линиям ТСОИ.
Эффективным методом снижения уровня ПЭМИ является экранирование их источников.
Для оценки эффективности экранирования электрической или магнитной составляющей электромагнитного поля вводят понятие коэффициента экранирования (ослабления)
AE=20lg(Eo/EA); (1) AH=20lg(Ho/HA), (2)
где: АЕ - коэффициент экранирования (ослабления) по электрической составляющей электромагнитного поля, дБ,
Ан - коэффициент экранирования (ослабления) по магнитной составляющей электромагнитного поля, дБ,
Е0 - напряжённость электрической составляющей электромагнитного поля в точке измерения в отсутствии экрана, В/м, ЕА - напряжённость электрической составляющей электромагнитного поля в точке измерения при наличии экрана, В/м, Н0 - напряжённость магнитной составляющей электромагнитного поля в точке измерения в отсутствии экрана, А/м,
НА - напряжённость электрической составляющей электромагнитного поля в точке измерения при наличии экрана, А/м.
Различают следующие способы экранирования:
*Электростатическое и магнитостатическое экранирование основаны на замыкании экраном (обладающим в первом случае высокой электропроводностью, а во втором магнитопроводностью) соответственно электрического и магнитного полей.
*Электростатическое экранирование по существу сводится к замыканию электростатического поля на поверхность металлического экрана и отводу электрических зарядов на землю (на корпус прибора). Заземление электростатического экрана является необходимым элементом при реализации электростатического экранирования.
3. Адаптивные системы автоматического управления.
Служат для обеспечения желаемого качества процесса при широком диапазоне изменения характеристик объектов управления и возмущений.
Адаптивное управление — совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметрырегулятора или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления. Подобные системы управления называются адаптивными. Адаптивное управление широко используется во многих приложениях теории управления.
Классификация По характеру изменений в управляющем устройстве адаптивные системы делят на две большие группы:
А) самонастраивающиеся (изменяются только значения параметров регулятора)
Б) самоорганизующиеся (изменяется структура самого регулятора).
По способу изучения объекта системы делятся на
1 Поисковые особенно известны экстремальные системы, целью управления которых является поддержание системы в точке экстремума статических характеристик объекта. В таких системах для определения управляющих воздействий, обеспечивающих движение к экстремуму, к управляющему сигналу добавляется поисковый сигнал
2 беспоисковые. Беспоисковые адаптивные системы управления по способу получения информации для подстройки параметров регулятора делятся на
2.1 системы с эталонной моделью (ЭМ) Адаптивные системы с ЭМ содержат динамическую модель системы, обладающую требуемым качеством.
2.2 системы с идентификатором (системы с настраиваемой моделью (НМ)).
Адаптивные системы с идентификатором делятся по способу управления на
2.2.1 косвенный(непрямой). При косвенном адаптивном управлении сначала делается оценка параметров объекта, после чего на основании полученных оценок определяются требуемые значения параметров регулятора и производится их подстройка.
2.2.2 прямой При прямом адаптивном управлении благодаря учёту взаимосвязи параметров объекта и регулятора производится непосредственная оценка и подстройка параметров регулятора, чем исключается этап идентификации параметров объекта.
По способу достижения эффекта самонастройки системы с моделью делятся на
- системы с параметрической (активной) адаптацией.
- системы с сигнальной (пассивной)
В системах с сигнальной адаптацией эффект самонастройки достигается без изменения параметров управляющего устройства с помощью компенсирующих сигналов. Системы, сочетающие в себе оба вида адаптации называют комбинированными.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16
1Компьютерные измерения и виртуальные приборы.
Любой компьютер, в том числе и персональный компьютер, можетпревратиться в мощный измерительный комплекс, если его снабдить одним или несколькими аналоговыми входами. Единственно, чего не может сделать компьютер — непосредственно измерить и обработать аналоговый сигнал. Для решения этой проблемы существуют аналого-
цифровые преобразователи (АЦП). Устройства, с помощью которых аналоговые и/или цифровые данные вводятся в компьютер или выводятся из него называются устройствами ввода/вывода (УВВ) или платами сбора данных (ПСБ).
Собственно виртуальный прибор представляет собой более или менее сложное программное обеспечение, установленное на компьютер, и некое интерфейсное устройство, позволяющее компьютер получить доступ к тем, физическим величинам и процессам, которые он должен будет обрабатывать. Как правило, в качестве такого интерфейса выступает аналого-цифровой преобразователь с одним или несколькими входами, возможно, снабженный устройством нормирования входного сигнала.
Виртуальных приборов в одном компьютере может быть несколько. Причем, все необходимые приборы находятся на одном компьютере и могут быть использованы инициализацией программного обеспечения на компьютере, как это обычно делается в Windows. Таким образом, устройства на основе компьютера предлагают не просто повторение стандартных измерительных функций обычных приборов, но обладают гибкостью для расширения их функций, наиболее полно и оптимально удовлетворяющих требованиям конкретной решаемой задачи.
Основные элементы такого измерительного прибора:
• датчик (первичный преобразователь);
• нормирующий (входной) усилитель (нормализующее устройство);
• аналого-цифровой преобразователь (устройство ввода/вывода);
• управляющая программа на компьютере (программное
обеспечение).
Схема виртуального прибора
2Формат асинхронного обмена в стандарте RS-232С.
Асинхронный режим передачи является байт-ориентированным (символьно-ориентированным): минимальная пересылаемая единица информации — один байт (один символ). Формат посылки байта иллюстрирует рис. 7. Передача каждого байта начинается со старт-бита, сигнализирующего приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит четности (Parity). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посылками. Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (логический 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-делитель опорной частоты, обнуляемый в момент приема начала старт-бита. Этот счетчик генерирует внутренние стробы, по которым приемник фиксирует последующие принимаемые биты. В идеале стробы располагаются в середине битовых интервалов, что позволяет принимать данные и при незначительном рассогласовании скоростей приемника и передатчика. Очевидно, что при передаче 8 бит данных, одного контрольного и одного стоп-бита предельно допустимое рассогласование скоростей, при котором данные будут распознаны верно, не может превышать 5 %. С учетом фазовых искажений и дискретности работы внутреннего счетчика синхронизации реально допустимо меньшее отклонение частот. Чем меньше коэффициент деления опорной частоты внутреннего генератора (чем выше частота передачи), тем больше погрешность привязки стробов к середине битового интервала, и требования к согласованности частот становятся более строгие. Чем выше частота передачи, тем больше влияние искажений фронтов на фазу принимаемого сигнала. Взаимодействие этих факторов приводит к повышению требований к согласованности частот приемника и передатчика с ростом частоты обмена.
Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возможные ошибки передачи:
если принят перепад, сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы, старт-бит считается ложным и приемник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может и не сообщать.
если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уровень логического нуля, фик-сируется ошибка стоп-бита.
если применяется контроль четности, то после посылки бит данных передается контрольный бит. Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки.
Контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии: при этом принимается логи-ческий нуль, который сначала трактуется как старт-бит, и нулевые биты данных, потом сра-батывает контроль стоп-бита.Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с. Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы распространены незначительно). Количество стоп-бит может быть 1, 1,5 или 2
3. Системы экстремального регулирования (СЭР).
Выделяют: 1 Системы с экстремальным регулятором релейного действия. Универсальный экстремальный регулятор должен быть хорошо масштабируемым устройством, способным исполнять большое количество вычислений в соответствии с различными методами. 2 Сигнум-регулятор используется как аналоговый анализатор качества, однозначно характеризующий лишь один подстраиваемый параметр систем. Он состоит из двух последовательно включенных устройств: Сигнум-реле (D-триггер) и исполнительный двигатель (интегратор). 3 Экстремальные системы с безынерционным объектом. 4 Экстремальные системы с инерционным объектом.5 Экстремальные системы с плавающей характеристикой. Используется в случае, когда экстремум меняется непредсказуемым или сложно идентифицируемым образом.
Системы с синхронным детектором (экстремальные системы непрерывного действия). В прямом канале имеется дифференцирующее звено, не пропускающее постоянную составляющую. Удалить или зашунтировать по каким-либо причинам это звено невозможно или неприменимо. Для обеспечения работоспособности системы используется модуляция задающего воздействия и кодирование сигнала в прямом канале, а после дифференцирующего звена устанавливают синхронный детектор фазы.
Экстремальное регулирование, способ автоматического регулирования, состоящий в установлении и поддержании такого режима работы управляемого объекта, при котором достигается (минимальное или максимальное) значение некоторого критерия, характеризующего качество функционирования объекта. Критерием качества, который обычно называется целевой функцией, показателем экстремума или экстремальной характеристикой, может быть либо непосредственно измеряемая физическая величина (например, температура, ток, напряжение, давление), либо кпд, производительность и др.
Э. р. осуществляется в условиях неопределённости в отношении поведения объекта управления. Поэтому при Э. р. сначала получают необходимую исходную информацию об объекте (для этого на управляемый объект подаются пробные воздействия), а затем на основе полученной информации вырабатывают рабочие воздействия, обеспечивающие достижение критерия качества
Автоматическое устройство, вырабатывающее управляющие воздействия на объект, называется экстремальным регулятором. Предназначены для управления такими объектами, у которых зависимость показателя качества функционирования от регулирующего воздействия имеет один экстремум (максимум или минимум). Качество работы регулятора определяют величина и частота пробных воздействий, величина н скорость вариаций регулирующих (рабочих) воздействий, чувствительность и др. Экстремальный регулятор в совокупности с объектом регулирования образуют систему экстремального регулирования (СЭР), или систему оптимизации
По принципу управления различают СЭР: разомкнутые (основанные на принципе управления по возмущению), замкнутые (основанные на принципе обратной связи) и комбинированные (совмещающие оба принципа одновременно). Наибольшее распространение получили замкнутые СЭР, обеспечивающие высокую точность, разомкнутые СЭР, несмотря на многие преимущества их по сравнению с замкнутыми СЭР (высокое быстродействие, отсутствие поисковых движений и т. д.).
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17
1Маркировка кабелей. Кабельные материалы. Конструкции электрических кабелей.
Маркировка В зависимости от назначения, материала, конструкции, защитных покровов, емкости (количества жил — пар и четверок) все кабели маркируют начальными буквами наименований и цифрами. Буквы означают: Т — телефонный, М — магистральный (междугородный), МК — магистральный кабель, ДС — дальней связи, К.— коаксиальный, Э — экранированный, Р — радиочастотный, ЗК. — зоновый кабель, 3 — звезда (звездная скрутка), Г — голый (в свинцовой оболочке), А — алюминиевая (оболочка), Ст — стальная (гофрированная оболочка), П — полиэтиленовая оболочка и полиэтиленовая изоляция жил, В — поливинилхлоридная (виниловая оболочка), Шп — шланг полиэтиленовый, С — стирофлекс-ный (полистирольный), Б — бронированный и т.д. После буквенных обозначений кабелей добавляются цифры, означающие емкость кабеля — количество жил пар и четверок со знаком умножения (1X2, 10X2, 1200X2, 1X4, 7X4, 114X4) и диаметр жил (0,32; 0,5; 0,7; 0,9; 1,4 мм) Для симметричных высокочастотных кабелей дополнительно указывается число каналов уплотнения, жил в элементе, наличие экранированных элементов; в коаксиальных кабелях: 2,52/9,4; 1,2/4,6 и др. — диаметр внутреннего и внешнего проводников.
Конструкция
Конструкции трехжильных электрических кабелей: а — с поясной изоляцией, б — с отдельно освинцованными жилами; 1 — жила, 2 — изоляция жилы, 3 — поясная изоляция, 4— межфазные заполнения, 5— свинцовая или алюминиевая оболочка, 6 — подушка под броней, 7— броня, 8 — наружный защитный покров, 9, 11 —экраны из полупроводящей бумаги, 10 — бумажная изоляция, 12— свинцовая оболочка, 13 — джутовое заполнение
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные (ООД — оконечное оборудование данных, или АПД — аппаратура передачи данных; DTE — Data Terminal Equipment), к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД; DCE — Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Полная схема соединения приведена на рис. 1; интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АКД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля (рис. 2).
Рис.1Полная схема соединения по RS-232C
Области применения:
* Cтандарт RS-232 определяет взаимосвязи терминального оборудования ввода данных (DTE) и оконечного оборудования линии связи (DCE), использующих последовательный обмен двоичных данных.
* Стандарт RS-232 включает тринадцать определенных конфигураций интерфейса, обозначенных латинскими буквами A-M. И одной пользовательской конфигурацией, обозначаемой Z.
Конфигурация интерфейса должна указываться производителем коммуникационного оборудования.
Конфигурация интерфейса определяет состав сигналов, синхронность, порядок выставления сигналов, скорость и др.
* Стандарт RS-232 предназначен для использования на скоростях не превышающих 20 000 бит/сек.
* Стандарт RS-232 применяется в системах с общими электрическими проводами и не может применяться в системах где требуется гальваническая развязка цепей.
* Стандарт RS-232 может применяться в синхронных и асинхронных системах последовательной передачи двоичных данных.
Чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании, встраиваемых устройствах. Присутствует на несколько устаревших стационарных персональных компьютерах, в современных чаще всего доступен через дополнительный контроллер/преобразователь (как правило, RS-232 не ставят на портативных компьютерах - на ноутбуках, нетбуках, КПК и т. п.).
3. Системы оптимального управления.
Оптимальное управление — это задача проектирования системы, обеспечивающей для заданного объекта управления или процесса закон управления или управляющую последовательность воздействий, обеспечивающих максимум или минимум заданной совокупности критериев качества системы [1].
Для решения задачи оптимального управления строится математическая модель управляемого объекта или процесса, описывающая его поведение с течением времени под влиянием управляющих воздействий и собственного текущего состояния. Математическая модель для задачи оптимального управления включает в себя: формулировку цели управления, выраженную через критерий качества управления; определение дифференциальных или разностных уравнений, описывающих возможные способы движения объекта управления; определение ограничений на используемые ресурсы в виде уравнений или неравенств[2].
Если управляемый объект или процесс является детерминированным, то для его описания используются дифференциальные уравнения. Наиболее часто используются обыкновенные дифференциальные уравнения вида . В более сложных математических моделях (для систем с распределёнными параметрами) для описания объекта используются дифференциальные уравнения в частных производных. Если управляемый объект является стохастическим, то для его описания используются стохастические дифференциальные уравнения.
Если решение поставленной задачи оптимального управления не является непрерывно зависящим от исходных данных (некорректная задача), то такая задача решается специальными численными методами[3].
Система оптимального управления, способная накапливать опыт и улучшать на этой основе свою работу, называется обучающейся системой оптимального управления[4].
Реальное поведение объекта или системы всегда отличается от программного вследствие неточности в начальных условиях, неполной информации о внешних возмущениях, действующих на объект, неточности реализации программного управления и т.д. Поэтому для минимизации отклонения поведения объекта от оптимального обычно используетсясистема автоматического регулирования.[5]
Иногда (например, при управлении сложными объектами, такими как доменная печь в металлургии или при анализе экономической информации) в исходных данных и знаниях об управляемом объекте при постановке задачи оптимального управления содержится неопределённая или нечёткая информация, которая не может быть обработана традиционными количественными методами. В таких случаях можно использовать алгоритмы оптимального управления на основе математической теории нечётких множеств (Нечёткое управление). Используемые понятия и знания преобразуются в нечёткую форму, определяются нечёткие правила вывода принимаемых решений, затем производится обратное преобразование нечётких принятых решений в физические управляющие переменные.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18
При прокладке кабельных линий непосредственно в земле кабели должны прокладываться в траншеях и иметь снизу подсыпку, а сверху засыпку слоем мелкой земли, не содержащей камней, строительного мусора и шлака.
Кабели на всем протяжении должны быть защищены от механических повреждений путем покрытия при напряжении 35 кВ и выше железобетонными плитами толщиной не менее 50 мм; при напряжении ниже 35 кВ - плитами или глиняным обыкновенным кирпичом в один слой поперек трассы кабелей; при рытье траншеи землеройным механизмом с шириной фрезы менее 250 мм, а также для одного кабеля - вдоль трассы кабельной линии. Применение силикатного, а также глиняного пустотелого или дырчатого кирпича не допускается.
При прокладке на глубине 1-1,2 м кабели 20 кВ и ниже (кроме кабелей городских электросетей) допускается не защищать от механических повреждений.
Кабели до 1 кВ должны иметь такую защиту лишь на участках, где вероятны механические повреждения (например, в местах частых раскопок). Асфальтовые покрытия улиц и т. п. рассматриваются как места, где разрытия производятся в редких случаях. Для кабельных линий до 20 кВ, кроме линий выше 1 кВ, питающих электроприемники I категории*, допускается в траншеях с количеством кабельных линий не более двух применять вместо кирпича сигнальные пластмассовые ленты, удовлетворяющие техническим требованиям, утвержденным Минэнерго СССР. Не допускается применение сигнальных лент в местах пересечений кабельных линий с инженерными коммуникациями и над кабельными муфтами на расстоянии по 2 м в каждую сторону от пересекаемой коммуникации или муфты, а также на подходах линий к распределительным устройствам и подстанциям в радиусе 5 м.При прокладке кабельных линий в зоне насаждений расстояние от кабелей до стволов деревьев должно быть, как правило, не менее 2 м. Допускается по согласованию с организацией, в ведении которой находятся зеленые насаждения, уменьшение этого расстояния при условии прокладки кабелей в трубах, проложенных путем подкопки.
При прокладке кабелей в пределах зеленой зоны с кустарниковыми посадками указанные расстояния допускается уменьшить до 0,75 м. Расстояние в свету от кабеля, проложенного непосредственно в земле, до фундаментов зданий и сооружений должно быть не менее 0,6 м. Прокладка кабелей непосредственно в земле под фундаментами зданий и сооружений не допускается. При прокладке транзитных кабелей в подвалах и технических подпольях жилых и общественных зданий следует руководствоваться СНиП
Выбор способа прокладки кабельных сетей производят в зависимости от
-величины и размещения нагрузок, плотности застройки предприятия,
-компоновки электротехнических помещений,
-наличия технологических, транспортных коммуникаций,
-параметров и расположения источников питания,
-уровня грунтовых вод,
-степени загрязнения окружающей среды и грунта,
-назначения кабельной лини.
Кабельные линии промышленных предприятий можно разделить на внутрицеховые и внецеховые. К внутрицеховым кабельным сетям относятся прокладки кабелей открыто на конструкциях, в лотках, коробах, каналах, туннелях и в трубах. К внецеховым кабельным линиям относятся прокладки кабелей в каналах, туннелях, блоках, траншеях, на эстакадах и в галереях. Внецеховые кабельные сети требуют для размещения сравнительно небольших площадей и могут быть осуществлены почти в любых атмосферных и грунтовых условиях.
Из опыта эксплуатации кабельных коммуникаций на действующих и реконструируемых объектах, прокладка кабеля в траншеях недостаточно надёжна, из-за частого производства земляных работ. Поэтому при числе кабелей от 6 до 30 рациональна прокладка в каналах или блоках, при числе кабелей свыше 30 кабели прокладывают в специальных кабельных сооружениях - в туннелях, на эстакадах и в галереях.
В помещениях скрытая прокладка проводов и кабелей в стальных трубах постепенно вытесняется открытыми прокладками. Открытая прокладка кабелей почти полностью исключают зависимость производства монтажных работ по прокладке кабелей от готовности строительной части сооружения.
При открытой прокладке кабелей следует соблюдать меры по пожарной безопасности, обосновывать выбор марок кабелей и оболочек, правильно выбирать кабель по нагреву, контролировать качество присоединений и порядок раскладки кабелей, отделять зоны массовой прокладки кабелей от оборудования.
По территории промышленных предприятий кабельные сети могут выполнятся подземными - в траншеях, каналах, туннелях и блоках или надземными на эстакадах и в галереях. Подземный способ прокладки кабельных сетей защищает их от грозовых и атмосферных воздействий. Кабели, проложенные под землёй в меньшей мере создают помехи. Однако прокладка кабельных подземных коммуникаций нецелесообразна при неблагоприятных грунтовых условиях - высоком уровне грунтовых вод, наличия химически активных веществ, разрушающих кабельные оболочки.
Надземная прокладка кабелей рекомендуется во всех случаях, когда это позволяют условия среды, застройки предприятия и другие факторы. Надземные прокладки кабелей доступны при обслуживании, обеспечивают лёгкую замену и возможность дополнительной прокладки кабелей, облегчают работы по реконструкции сетей.
Самый многочисленный вид кабельной арматуры – это различные виды муфт. Одни предназначаются для внутренней или наружной установки, другие представляют собой соединительные муфты, третьи - переходные и ремонтные муфты.
Кроме того, к кабельной арматуре можно отнести соединители для сращивания кабелей, наборы материалов для герметизации муфт, оконечные кабельные устройства и прочее.
Условно кабельная арматура делится на три группы:
Станционная арматура. Это специальный набор инструментов и приспособлений, обеспечивающих эффективную работу оборудования связи на автоматических городских и междугородних телефонных станциях.
Арматура опто-волоконных линий связи. Она включает в себя приспособления для укладки, соединения, оконцевания и крепления кабелей и оптических волокон.
Арматура структурированных кабельных систем. Включает в себя приспособления для прокладки и оконцевания LAN-кабелей внутри офисных помещений.
Свинцовые муфты служат для герметичного соединения между собой оболочек двух или нескольких кабелей и по назначению разделяются на соединительные, прямые и разветвительные. Соединительные прямые муфты используют для соединения двух кусков кабеля одинаковой емкости. Если емкость превышает 100X2, муфту выполняют из двух частей и обозначают буквой П. Разветвительную муфту (перчатку) используют для соединения одного кабеля большей емкости с несколькими кабелями меньшей емкости. Эти муфты имеют круглую или плоскую форму и буквенные обозначения РК и РПл. На конце одной половины муфты имеется несколько полых цилиндрических пальцев для ответвления кабелей.Условное обозначение муфты дает полную её характеристику, например: П-100–0,5 – прямая соединительная для стопарного кабеля с диаметром жил 0,5 мм; РК-20–0,5 разветвительная круглая для кабеля с диаметром жил 0,5 мм, емкостью 20 пар с двумя ответвительными пальцами.
Современная кабельная арматура изготавливается из новейших материалов и отвечает самым высоким требованиям заказчиков:
-долгосрочное хранение; -механическая и химическая стойкость; -немедленный ввод в действие после монтажа; -большой диапазон усадки без уменьшения силы; -возможность установки при низких температурах.
2. Сходство и различие стандартов RS-422 и RS-423.
RS-422 и RS-423 электрические стандарты, пришедшие к замене стандарту RS-232. RS-422 относится к цифровых схем сигнализации, которые используют многоточечных соединений. RS-423 относится к последовательной связи точка-точка соединения. RS-422 был разработан для прямого подключения интеллектуальных устройств, в то время как RS-423 был разработан для повышения RS-232 и в качестве посредника RS-422 и RS-232 . Оба стандарта утверждаются Electronic Industries Alliance (EIA).
Стандарты РС-422 и RS-423 предназначены для поддержки более высоких скоростей передачи данных (DTR) с большей устойчивостью к помехам. Все компьютеры Apple Macintosh содержат порт RS-422, который может использоваться для RS-232C коммуникаций. RS-422 обеспечивает поддержку DTR до 10 Мбит и длина кабеля до 12 метров. Преобразователи RS-422 может быть использован для расширения диапазона RS-232 подключений. RS-423 обеспечивает поддержку DTR до 100 Кбит и длина кабеля до 12 метров. RS-423 поддерживает только один однонаправленный драйвер с использованием до 10 приемных устройств. RS-423 и RS-232 совместно недостаток всех устройств, использующих общий язык, который ухудшает связь устройства и может привести к потенциальной потери связи. В этом отношении, RS-422, RS-485 и Ethernet по витой паре коннекторов превосходят.
3. Синтез систем автоматического управления.
1 Синтез САУ
В ТАУ можно выделить две характерные задачи: 1) в заданной САУ найти и оценить переходные процессы - это задача анализа САУ; 2) по заданным переходным процессам и основным показателям разработать САУ - это задача синтеза САУ.
Вторая задача сложнее в виду своей неоднозначности, многое определяется творческими способностями проектировщика. Поэтому обычно задачу синтеза САУ ставится ограниченно. Считается, что основная часть системы уже задана, что обычно имеет место. Требуется синтезировать корректирующие звенья, то есть выбрать их схему и параметры. При этом необходимо, чтобы в результате коррекции САУ обеспечивался требуемый запас устойчивости; точность управления в установившихся режимах и качество управления в динамических режимах.
1.1 Включение корректирующих устройств
Корректирующее устройство можно включить последовательно, параллельно-согласно или параллельно-встречно (по схеме с обратной связью).
Последовательное корректирующее устройство с передаточной функцией Wп включается обычно после предварительного усилителя. На рис.103а предварительный усилитель имеет передаточную функцию W3, выходной каскад усилителя - W2, исполнительный элемент - W1.
Параллельно-согласное корректирующее устройство с передаточной функцией Wпс (рис.103б) может иногда при меньшей сложности обеспечить нужное преобразование сигнала. Например, для коррекции свойств САУ часто требуются дифференцирующие и форсирующие звенья, которые конструктивно очень сложны. В то же время параллельно-согласное включение предварительного усилителя (W3 = K3) и простого апериодического звена с передаточной функцией Wпс = позволяет реализовать функцию реального форсирующего звена. Такое соединение можно заменить эквивалентным форсирующим звеном с передаточной функцией
Wф = W3 + Wпс = ,
где Tф1 = ; Tф2 = Tпс; Kф = K3 + Kпс.
Наибольшими возможностями в плане коррекции свойств САУ обладает корректирующее устройство с передаточной функцией Wпв, включенное по схеме с отрицательной или положительной обратной связью, охватывающей один из звеньев САУ, как правило исполнительный элемент или выходной каскад усилителя (усилитель мощности)(рис.103в). Такие обратные связи называются местными. При этом передаточная функция эквивалентного звена:
Wэкв = .
Обычно передаточную функцию выходного каскада усилителя W2 выбирают из условия |W2.Wпв| >> 1 в широком диапазоне частот, поэтому
Wэкв1/Wпв.
То есть свойства участка цепи с параллельно-встречным включением корректирующего устройства определяются только свойствами данного корректирующего устройства. Это основное достоинство данного способа включения. Влияние плохих свойств какого либо необходимого для САУ звена, например, его нелинейности, могут быть практически полностью устранены.
Местные корректирующие обратные связи делятся на жесткие и гибкие. Жесткая обратная связь действует на систему как в переходном, так и в установившемся режиме, то есть Wж(0)0. Она реализуется безынерционным или инерционным звеном:
Wж = Kж или Wж = .
Гибкая обратная связь действует только в переходном режиме, она реализуется либо дифференцирующим, либо реальным дифференцирующим звеном:
Wг = Kг pили Wг = .
Например, если интегрирующее звено Wи = Kи/p охвачено жесткой обратной связью звеном Wж = Kж, то
Wэкв = ,
где Kэкв = 1/Kж, Tэкв = 1/(Kи KэквKж). То есть жесткая обратная связь превращает интегрирующее звено в апериодическое. В случае гибкой обратной связи звеном Wг = Kгp получаем
Wэкв = ,
где Kэкв = . То есть гибкая обратная связь не изменяет структуру интегрирующего звена, но уменьшает его коэффициент передачи.
Таким образом, даже простейшие обратные связи способны существенно изменить свойства типовых динамических звеньев. Еще больший эффект дают сложные отрицательные и положительные обратные связи. Если основные элементы регулятора по своей природе позволяют создать обратную связь, то динамические свойства этих элементов часто могут быть изменены в нужном направлении.
1.2 Синтез корректирующих устройств.
Корректирующие устройства синтезируют на основании требований к свойствам САУ. Для этого необходимо знать передаточную функцию реальной САУ Wреал, которая чем то не удовлетворяет разработчика, и желаемую передаточную функцию Wжел , которой должна обладать САУ в результате корректировки ее свойств.
При синтезе корректирующих устройств сначала определяю передаточную функцию возможного последовательного корректирующего устройства исходя из соотношения: Wп = Wжел/Wреал. Затем выясняют, при каких передаточных функциях параллельно-согласного Wпс и параллельно-встречного Wпв корректирующих устройств будет получен тот же эффект. После этого решают, какое из них более целесообразно и проще создать. При этом исходя из рис.103 можно записать:
Wжел = WWп = W1W2.(W3 + Wпс) = W(1 + Wпс/W3) = W/(1 + W2Wпв),
где W = W1W2W3. Из этого соотношения можно определить формулы перехода от одного корректирующего устройства к другому.
2. Коррекция свойств САУ изменением параметров звеньев
Рассмотрим примеры коррекции свойств некоторой исходной замкнутой САУ (рис.104), передаточная функция которой в разомкнутом состоянии:
W(p) = .
Для этого воспользуемся критерием Найквиста. Значения параметров звеньев в каждом конкретном случае будем оговаривать отдельно.
2.1. Изменение коэффициента передачи
Для увеличения точности статической САУ надо увеличивать коэффициент передачи K. С ростом K увеличивается жесткость статической характеристики САУ (рис.105), то есть уменьшается статическая ошибка e.
На рис.106 сплошными линиями показаны частотные характеристики исходной разомкнутой САУ при T1 = 0.5c, T2 = 0.02c, T3 = 0.002c, K = 10.
При увеличении коэффициента передачи K в N раз ЛАЧХ, не меняя своей формы, поднимается вверх на 20lgN (на рисунке изображена пунктирной линией). При этом ЛФЧХ остается без изменения. Из рисунка видно, что с увеличением коэффициента передачи запас устойчивости по модулю уменьшается с h30дб/дек до hк15дб/дек, по фазе - с 60o до к15o .
То есть, при повышении точности САУ путем увеличения коэффициента передачи необходимы мероприятия по повышению запаса устойчивости. Это главный недостаток такой коррекции.
К достоинствам можно отнести повышение быстродействия САУ, так как частота среза wср увеличивается, следовательно постоянная времени САУ - уменьшается.
2.2. Изменение постоянной времени звена САУ
На рис.107 сплошными линиями изображены ЛЧХ разомкнутой САУ с параметрами: T1 = 0.05c, T2 = 0.01c, T3 = 0.001c, K = 100. Из рисунка видно, что САУ неустойчива. При увеличении постоянной времени T1 в 5 раз (T1’ = 0.2с) ЛАЧХ и ЛФЧХ приобретают вид, показанный на рисунке пунктирной линией. При этом видим, что замкнутая САУ становится устойчивой. Заметим, что сопрягающая частота W1 данного звена располагается левее частоты среза ср. Если бы она располагалась правее частоты среза, то есть, если бы мы увеличивали постоянную времени, например, третьего звенаT3, то это привело бы к уменьшению запаса устойчивости.
Частотные характеристики для этого случая приведены на рис.108.
Аналогичное влияние оказывает постоянная времени колебательного звена. Влияние постоянной времени форсирующего звена обратное, то есть, если сопрягающая частота форсирующего звена располагается левее частоты среза, то увеличение его постоянной времени уменьшает запас устойчивости САУ, если правее, то запас устойчивости увеличивается.
Указанные зависимости справедливы лишь при условии, что сопрягающая частота расположена на некотором удалении (около одной декады) от частоты среза. Бывают и исключения из этого правила.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19
Микропроцессор характеризуется:
1) тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ;
2) разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов.
Разрядностть МП обозначается m/n/k/ и включает:
m - разрядность внутренних регистров, определяет принадлежность к тому или иному классу процессоров; n - разрядность шины данных, определяет скорость передачи информации; k - разрядность шины адреса, определяет размер адресного пространства.
Например, МП i8088 характеризуется значениями m/n/k=16/8/20;
3) архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры.
Микроархитектура микропроцессора - это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их информационные магистрали.
Макроархитектура - это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора.
В общем случае под архитектурой ЭВМ понимается абстрактное представление машины в терминах основных функциональных модулей, языка ЭВМ, структуры данных.
Структура типового микропроцессора Архитектура типичной небольшой вычислительной системы на основе микроЭВМ показана на рис. 2.1 Такая микроЭВМ содержит все 5 основных блоков цифровой машины: устройство ввода инфор-мации, управляющее уст-ройство (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) (входящие в состав микропроцессора), запоми-нающие устройства (ЗУ) и устройство вывода инф-ии.
Микропроцессор координирует работу всех устройств цифровой системы с помощью шины управления (ШУ). Помимо ШУ имеется 16-разрядная адресная шина (ША), которая служит для выбора определенной ячейки памяти, порта ввода или порта вывода. По 8-разрядной информационной шине или шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных к микропроцессору и от микропроцессора. Важно отметить, что МП может посылать информацию в память микроЭВМ или к одному из портов вывода, а также получать информацию из памяти или от одного из портов ввода. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) в микроЭВМ содержит некоторую программу (на практике программу инициализации ЭВМ). Программы могут быть загружены в запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) и из внешнего запоминающего устройства (ВЗУ). Это программы пользователя.
RS-485 - это номер стандарта, впервые принятого Ассоциацией электронной промышленности (EIA). В народе RS-485 - это название популярного интерфейса, используемого в промышленных АСУТП для соединения контроллеров и другого оборудования. Главное отличие RS-485 от также широко распространенного RS-232 - возможность объединения нескольких устройств.
Интерфейс RS-485 обеспечивает обмен данными между несколькими устройствами по одной двухпроводной линии связи в полудуплексном режиме. Широко используется в промышленности при создании АСУ ТП.
Полудуплексный (англ. half-duplex) способ связи устройство в один момент времени может либо передавать, либо принимать информацию
Скорость и дальность: RS-485 обеспечивает передачу данных со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная дальность зависит от скорости: при скорости 10 Мбит/с максимальная длина линии - 120 м, при скорости 100 кбит/с - 1200 м.
Количество соединяемых устройств: Количество устройств, подключаемых к одной линии интерфейса, зависит от типа примененных в устройстве приемопередатчиков. Один передатчик рассчитан на управление 32 стандартными приемниками. Выпускаются приемники со входным сопротивлением 1/2, 1/4, 1/8 от стандартного. При использовании таких приемников общее число устройств может быть увеличено соответственно: 64, 128 или 256.
Протоколы и разъемы: Стандарт не нормирует формат информационных кадров и протокол обмена. Наиболее часто для передачи байтов данных используются те же фреймы, что и в интерфейсе RS-232: стартовый бит, биты данных, бит паритета (если нужно), стоповый бит.
На рисунке изображена локальная сеть на основе интерфейса RS-485, объединяющая несколько приемо-передатчиков.
При подключении следует правильно присоединить сигнальные цепи, обычно называемые А и В. Переполюсовка не страшна, но устройство работать не будет.
Общие рекомендации
Лучшей средой передачи сигнала является кабель на основе витой пары.
Концы кабеля должны быть заглушены терминальными резисторами (обычно 120 Ом).
Сеть должна быть проложена по топологии шины, без ответвлений.
Устройства следует подключать к кабелю проводами минимальной длины.
Витая пара является оптимальным решением для прокладки сети, поскольку обладает наименьшим паразитным излучением сигнала и хорошо защищена от наводок. В условиях повышенных внешних помех применяют кабели с экранированной витой парой, при этом экран кабеля соединяют с защитной "землёй" устройства.
Уровни сигналов: Интерфейс RS-485 использует балансную (дифференциальную) схему передачи сигнала. Это означает, что уровни напряжений на сигнальных цепях А и В меняются в противофазе, как показано на приведенном ниже рисунке:
Передатчик должен обеспечивать уровень сигнала 1,5В при максимальной нагрузке (32стандартных входа и 2 терминальных резистора) и не более 6В на холостом ходу.
3. Коррекция свойств систем автоматического управления.
В ТАУ можно выделить две характерные задачи: 1) в заданной САУ найти и оценить переходные процессы - это задача анализа САУ; 2) по заданным переходным процессам и основным показателям разработать САУ - это задача синтеза САУ.
Вторая задача сложнее в виду своей неоднозначности, многое определяется творческими способностями проектировщика. Поэтому обычно задачу синтеза САУ ставится ограниченно. Считается, что основная часть системы уже задана, что обычно имеет место. Требуется синтезировать корректирующие звенья, то есть выбрать их схему и параметры. При этом необходимо, чтобы в результате коррекции САУ обеспечивался требуемый запас устойчивости; точность управления в установившихся режимах и качество управления в динамических режимах.Корректирующее устройство можно включить последовательно, параллельно-согласно или параллельно-встречно (по схеме с обратной связью).
Последовательное корректирующее устройство с передаточной функцией Wп включается обычно после предварительного усилителя. На рис.103а предварительный усилитель имеет передаточную функцию W3, выходной каскад усилителя - W2, исполнительный элемент - W1.
Параллельно-согласное корректирующее устройство с передаточной функцией Wпс (рис.103б) может иногда при меньшей сложности обеспечить нужное преобразование сигнала. Например, для коррекции свойств САУ часто требуются дифференцирующие и форсирующие звенья, которые конструктивно очень сложны. В то же время параллельно-согласное включение предварительного усилителя (W3 = K3)
Наибольшими возможностями в плане коррекции свойств САУ обладает корректирующее устройство с передаточной функцией Wпв, включенное по схеме с отрицательной или положительной обратной связью, охватывающей один из звеньев САУ, как правило исполнительный элемент или выходной каскад усилителя (усилитель мощности)(рис.103в). Такие обратные связи называются местными. При этом передаточная функция эквивалентного звена:
Wэкв = .
Обычно передаточную функцию выходного каскада усилителя W2 выбирают из условия |W2.Wпв| >> 1 в широком диапазоне частот, поэтому
Wэкв≈1/Wпв.
То есть свойства участка цепи с параллельно-встречным включением корректирующего устройства определяются только свойствами данного корректирующего устройства. Это основное достоинство данного способа включения. Влияние плохих свойств какого либо необходимого для САУ звена, например, его нелинейности, могут быть практически полностью устранены.
Местные корректирующие обратные связи делятся на жесткие и гибкие. Жесткая обратная связь действует на систему как в переходном, так и в установившемся режиме, то есть Wж(0) 0. Она реализуется безынерционным или инерционным звеном:
Wж = Kж или Wж = .
Гибкая обратная связь действует только в переходном режиме, она реализуется либо дифференцирующим, либо реальным дифференцирующим звеном:
Wг= KгpилиWг= .
Таким образом, даже простейшие обратные связи способны существенно изменить свойства типовых динамических звеньев. Еще больший эффект дают сложные отрицательные и положительные обратные связи. Если основные элементы регулятора по своей природе позволяют создать обратную связь, то динамические свойства этих элементов часто могут быть изменены в нужном направлении.
Для этого воспользуемся критерием Найквиста. Значения параметров звеньев в каждом конкретном случае будем оговаривать отдельно.
Изменение коэффициента передачи
Для увеличения точности статической САУ надо увеличивать коэффициент передачи K. С ростом K увеличивается жесткость статической характеристики САУ (рис.105), то есть уменьшается статическая ошибка e.
То есть, при повышении точности САУ путем увеличения коэффициента передачи необходимы мероприятия по повышению запаса устойчивости. Это главный недостаток такой коррекции.К достоинствам можно отнести повышение быстродействия САУ, так как частота среза wср увеличивается, следовательно постоянная времени САУ - уменьшается
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20
Параллельный интерфейс.
Для связи внешних устройств между собой и с центральным процессором используют различные интерфейсы. С их помощью центральный процессор получает и передает данные, управляет устройствами.
В параллельном интерфейсе для каждого бита передаваемого двоичного слова предназначен свой проводник (рисунок). Передача всего двоичного слова осуществляется одновременно по всем проводникам за один такт работы интерфейса.
Достоинства параллельного интерфейса:
● высокая производительность;
● простота интерпретации переданных данных.
Недостатки:
● высокий расход дорогостоящей электротехнической меди;
● низкая помехозащищенность.
Вследствие недостатков расстояние между устройствами не может превышать нескольких метров. Для увеличения расстояния применяют различные приемы: повышение уровня потенциала логической единицы, токовая петля и т. д. Однако все они ведут к значительному увеличению стоимости, в связи с чем параллельный интерфейс применяют только в тех случаях, когда расстояние между источником и приемником невелико.
Последовательный интерфейс.
Многие устройства ввода/вывода обмениваются информацией с компьютером последовательно по одному биту, причем каждый бит занимает определенный временной интервал. Единица информации (элемент данных) при последовательном обмене называется символом. Символ может содержать от 5 до 8 информационных бит. Скорость передачи информации измеряется в бодах (в честь французского изобретателя телеграфного аппарата Жана Бодо):
1 бод = 1 бит/с.
Иногда под бодом понимают количество передаваемых символов в секунду.
Достоинства последовательного интерфейса:
● относительная дешевизна ввиду малого количества проводников;
● высокая помехозащищенность за счет использования высоких уровней напряжения (тока);
● большое расстояние между передатчиком и приемником.
Недостатки:
● низкая производительность;
● относительно сложная интерпретация передаваемых данных.
Последовательная система передачи информации может быть симплексной, полудуплексной или дуплексной. В первом случае данные передаются только в одну сторону (от передатчика к приемнику), во втором – в обе, но с разделением во времени, а в третьем – в обоих направлениях одновременно.
Типичная конфигурация дуплексного последовательного интерфейса показана на рисунке.
Регистр состояния содержит информацию о состоянии текущей передачи (например, об ошибках), а регистр управления хранит информацию о режиме работы интерфейса. Буферный регистр входных данных подключен к регистру сдвига с последовательным входом и параллельным выходом. В операции ввода биты по одному подаются в регистр сдвига, а после приема символа информация передается в буферный регистр входных данных и ожидает ввода в микропроцессор. Буферный регистр выходных данных аналогично подключен к регистру сдвига с параллельным входом и последовательным выходом. Вывод осуществляется выдачей данных в буфер выходных данных, передачей их в регистр сдвига и последующим сдвигом данных на последовательную выходную линию.
Различают два основных вида последовательного обмена: асинхронный и синхронный.
Асинхронный последовательный интерфейс.
В асинхронном режиме последовательного обмена информацией каждый символ передается автономно, а передача может быть начата в любой момент времени. Передаваемый символ обрамляется стартовым битом, необязательным битом паритета (битом четности/нечетности) и одним, полутора и двумя стоповыми битами. Полученная таким образом посылка информации называется кадром.
Пример временной диаграммы передачи 6-битного символа по асинхронному интерфейсу с битом паритета и двумя стоповыми битами представлен на рисунке.
В режиме ожидания передачи символа приемник отслеживает состояние линии, которая находится под высоким потенциалом, соответствующим логической единице. Спад сигнала на линии считается предполагаемым началом стартового бита. Достоверность этого события проверяется через промежуток времени, равный половине периода передачи битов символа – T/2. Если в этот момент на линии низкий уровень сигнала, то передача символа считается начатой и приемник приступает к опросу состояния линии в центрах битовых посылок с периодом T, начиная с середины стартового бита. Иначе считается, что спад сигнала был вызван помехой на линии и приемник возвращается в режим ожидания нового символа.
Биты символа следуют после стартового, начиная с младшего D0. После символа располагается необязательный бит паритета, применяемый для простейшего контроля правильности принятого символа. Если в конкретной реализации асинхронного обмена бит паритета используется, то передатчик в зависимости от соглашения устанавливает значение бита паритета таким образом, чтобы суммарное количество единиц в символе вместе с битом паритета было четным или нечетным. Приемник подсчитывает суммарное количество единиц в принятом символе и бите паритета и, если оно соответствует принятому соглашению, считает символ верным. Иначе в регистре состояния приемника возникает ошибка паритета.
Для отделения одного кадра от другого за передаваемым символом или необязательным битом паритета следуют стоповые биты, число которых также зависит от соглашения. После приема последнего стопового бита приемник вновь переходит в режим ожидания очередного символа.
Важно отметить, что микропроцессор не выдает и не принимает стартовый и стоповый биты, а также бит паритета. При обмене информацией передатчик вводит эти биты в каждый символ, а приемник удаляет их из принятых данных.
Для успешного обмена необходимо выполнить следующие условия:
1) формат кадра должен быть согласован у приемника и передатчика, которые настраиваются на символ одной и той же длины, одинаково интерпретируют бит паритета, если он есть, настраиваются на одинаковое количество стоповых битов;
2) частота битовых посылок и их фаза должна быть одинаковой с точки зрения приемника и передатчика.
Обеспечение выполнения первого условия достаточно просто достигается при проектировании и согласованном программировании интерфейса. Выполнить второе условие несколько сложнее из-за удаленности приемника и передатчика друг от друга. Они имеют разные генераторы синхроимпульсов с кварцевыми резонаторами, что позволяет получить стабильные и близкие частоты синхронизации приемника и передатчика. Близость фаз битовых посылок с точки зрения приемника и передатчика достигается за счет того, что частота синхроимпульсов многократно превосходит частоту битовых по-
сылок (типичная кратность 1:16 или 1:64). В результате несовпадение фаз не превышает длительности одного синхроимпульса.
Нетрудно видеть, что скорость передачи составляет 1/T бод. Серьезный недостаток асинхронного обмена – большое количество служебных бит, снижающее эффективную скорость передачи. Например, если кадр состоит из пятибитового символа и четырех служебных бит, то непроизводительное использование линии составит (4/(5 + 4)) × 100 % ≈ 44 %, не считая возможных промежутков между символами. Поэтому асинхронный режим применяется в низкопроизводительных линиях с нерегулярным обменом.
Синхронный последовательный интерфейс.
Передаваемый символ при синхронном обмене также состоит из 5–8 бит с необязательным битом паритета, но не имеет стартового и стоповых бит. Все символы передаются без каких-либо разделителей, поэтому требования к синхронизации работы передатчика и приемника более жесткие, чем в асинхронном режиме.
При синхронном обмене все передачи должны начинаться с одного или двух символов синхронизации, которые нельзя спутать с другими передаваемыми символами. Приемник, который должен знать код символа синхронизации, проверяет каждый бит по мере его появления и, когда последовательность бит точно соответствует битам в символе синхронизации, определяет, что началась передача. Так как помеха может вызвать ложную идентификацию символа синхронизации, в большинстве систем требуется, чтобы передача начиналась серией символов синхронизации. В этом случае приемник не фиксирует начала передачи до поступления нужного числа символов синхронизации. Ненужные холостые символы и символы синхронизации удаляет приемник или программа ввода.
Допускается программирование числа информационных бит, наличия и вида паритета, числа и кодов символов синхронизации. В программируемых интерфейсах содержатся специальные регистры для хранения символов синхронизации и другой информации о формате передаваемого символа и режима работы.
2. Жизненный цикл изделий и типичный вид изменения интенсивности отказов во времени.
Жизненный цикл промышленных изделий (ЖЦИ) включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до его утилизации по окончании срока использования. К ним относятся этапы проектирования, технологической подготовки производства (ТПП), собственно производства, реализации продукции, эксплуатации и, наконец, утилизации (в число этапов жизненного цикла могут также входить маркетинг, закупки материалов и комплектующих, предоставление услуг, упаковка и хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию).
Рассмотрим содержание основных этапов ЖЦИ для изделий машиностроения.
На этапе проектирования выполняются проектные процедуры — формирование принципиального решения, разработка геометрических моделей и чертежей, расчеты, моделирование процессов, оптимизация и т.п.
На этапе подготовки производства разрабатываются маршрутная и операционная технологии изготовления деталей, реализуемые в программах для станков ЧПУ; технология сборки и монтажа изделий; технология контроля и испытаний.
На этапе производства осуществляются: календарное и оперативное планирование; приобретение материалов и комплектующих с их входным контролем; механообработки и другие требуемые виды обработки; контроль результатов обработки; сборка; испытания и итоговый контроль.
На постпроизводственных этапах выполняются консервация, упаковка, транспортировка; монтаж у потребителя; эксплуатация, обслуживание, ремонт; утилизация.
На всех этапах жизненного цикла имеются свои целевые установки. При этом участники жизненного цикла стремятся достичь поставленных целей с максимальной эффективностью. На этапах проектирования, ТПП и производства нужно обеспечить выполнение требований, предъявляемых к производимому продукту, при заданной степени надежности изделия и минимизации материальных и временных затрат, что необходимо для достижения успеха в конкурентной борьбе в условиях рыночной экономики. Понятие эффективности охватывает не только снижение себестоимости продукции и сокращение сроков проектирования и производства, но и обеспечение удобства освоения и снижения затрат на будущую эксплуатацию изделий.
Интенсивность отказов λ(t) — условная вероятность отказа после момента t за единицу времени дельта t при условии, что до момента t отказа элемента не было.
Интенсивность отказов связана с частотой отказов и вероятностью безотказной работы.
λ(t) = a(t)/P(t)
Типичная функция интенсивности отказов во времени (в течение срока службы объекта) имеет U-образный характер
В начальный период I преобладают приработочные отказы. После него наступает наиболее продолжительный период нормальной эксплуатации II, в котором на объект воздействуют случайные факторы. Последние вызывают внезапные отказы, интенсивность которых в период нормальной эксплуатации практически не зависит от времени.
В период старения и износа III в основном имеют место постепенные отказы, возникающие вследствие накопления ухудшений физико-химических свойств объекта.
3. Шаровые, клеточные, диафрагмовые и шланговые регулирующие органы.
Шаровые регулирующие органы оборудуются затвором поворотного типа, выполненным в виде сферы с цилиндрическим отверстием. При повороте вала привода сфера поворачивается, изменяя сечение прохода. Они конструктивно несложные, надежные в эксплуатации, дешевые, легкие и герметичные в широком диапазоне регулируемых сред, условных проходов и рабочих давлений могут быть как полнопроходными, так и суженными.
Полнопроходные имеют диаметр прохода в шаре, равный диаметру прохода присоединительных концов, а суженные - приблизительно на 20 % меньше. В некоторых конструкциях выходной патрубок выполняется по форме расширяющейся части сопла Вентури. Шаровые регулирующие устройства, полнопроходные или ссуженным проходом, имеют большие диапазоны регулирования. Все регулирующие устройства аттестуют по расходной характеристике. Номинальная величина расхода газа при максимальном перемещении затвора ( при максимальной площади прохода) называется условной пропускной способностью. Ее значения внесены в технический паспорт регулятора. Пропускные характеристики могут быть линейными или нелинейными. Среди нелинейных выделяют равнопроцентную характеристику, когда приращение пропускной способности по ходу пропорционально ее текущему значению. Зависимости заслоночных и шаровых регулирующих органов – нелинейные.
Затвор клеточных клапанов выполняется в виде полого цилиндра, который перемещается внутри клетки, являющейся направляющим устройством и, одновременно, седлом в корпусе. В клетке имеются радиальные отверстия (перфорация), позволяющие регулировать расход среды. Ранее такие клапаны назывались поршневыми перфорированными. Клеточные клапаны за счёт своей конструкции позволяют снизить шум, вибрацию и кавитацию при работе арматуры.
Шланговый клапан. Конструктивно он представляет следующее. В корпусе 1, имеющем перегиб, установлен с помощью патрубка 2 шланг 3. В патрубке 2 выполнено отверстие 4, размеры которого ограничены касательной к оси корпуса в месте перегиба. В полость между корпусом 1 и шлангом 3 подают через штуцер 5 рабочую жидкость.
Шланговый клапан работает следующим образом. При открытом клапане шланг 3 прижат к внутренней поверхности корпуса и проходящая через клапан жидкость не встречает сопротивления. При закрытии шлангового клапана через штуцер 5 в полость между внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой шланга в районе отверстия 4 подается под давлением жидкость или воздух, полость наполняется, уменьшая проходное сечение клапана. При наполнении полости 4 клапан полностью перекрывается.
В зависимости от метода и системы управления, показанные шланговые пережимные клапаны могут играть роль запорного или регулирующего органа, выполнять роль отсечных или обратных клапанов, перекрывая проходное сечение при образовании чрезмерно большого потока или при перемене его направления.
Диафрагмовые клапаны. Корпусные детали диафрагмовых клапанов изготовляются из серого чугуна, изнутри наносится коррозионностойкое покрытие. Расход рабочей среды регулируется перекрытием прохода в седле гибкой мембраной, изготовляемой из полиэтилена, фторопласта или резины. Диафрагма является наименее долговечным элементом этих клапанов. Ниже приведены краткие технические характеристики и габаритные размеры регулирующих диафрагмовых клапанов, выпускаемых серийно.
Мембранные клапаны принципиально отличаются от клапанов другой конструкции.
В мембранной арматуре внешнее уплотнение обеспечивается при помощи мембраны, выполняющейся в виде упругого диска из эластичных материалов (резина, фторопласт). Профиль мембраны позволяет в центральной её части осуществлять возвратно-поступательное движение, достаточное для закрывания или открывания запорного или регулирующего органа арматуры. Мембрана устанавливается и зажимается по наружному диаметру между корпусом и крышкой, это обеспечивает герметичность соединения корпусных деталей и одновременно полностью отсекает внутреннюю полость арматуры от внешней среды[6].
Особенность этих клапанов состоит в том, что диафрагма одновременно может выполнять функцию затвора, перекрывая под действием шпинделя проход рабочей среды через корпус.
Такая конструкция позволяет без применения нержавеющих сталей иметь чугунные клапаны, пригодные для различных агрессивных сред. Это достигается покрытием (футеровкой) внутренних поверхностей корпуса различными коррозионостойкими материалами (фторопласт, резина, полиэтилен, эмали).Недостатками таких клапанов являются небольшой срок службы мембраны и ограниченные небольшими давлениями и температурами пределы их применения.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21
Цепи паразитной связи.
В любом радиоэлектронном средстве или электрическом приборе наряду с токопроводами, возникают многочисленные побочные пути, по которым распространяются электрические сигналы, в том числе опасные сигналы акустоэлектрических преобразователей. Эти пути создаются в результате паразитных связей и наводок. Паразитные наводки – это не предусмотренная электрической схемой и конструкцией передача напряжения, тока или мощности от одного радиотехнического устройства к другому или одной части РЭС в другую. Первопричиной их являются поля, создаваемые электрическими зарядами и токами в цепях радиоэлектронных средств и приборов. Постоянные электрические заряды и электрический ток в элементах и цепях радиосредств и электрических приборов создают соответствующие электрические и магнитные поля, а заряды и ток переменной частоты – электромагнитные поля. Поля распространяются в пространстве и воздействуют на элементы и цепи других технических средств и систем. Кроме того, для функционирования средств и систем необходимо обеспечить гальваническое соединение их элементов. Из-за гальванических соединений возникают дополнительные пути для распространения сигналов одних узлов и блоков по цепям других. В результате воздействия побочных полей и влияния через проводники и резисторы сигналов одних узлов и блоков на сигналы других блоков и узлов возникают паразитные связи и наводки как внутри радиоэлектронных средств, так и между рядом расположенными средствами. Эти связи и наводки ухудшают работу узлов, блоков и средств в целом.
Причины паразитных помех: эффекты отражения в сигнальных линиях связи в результате несогласованных нагрузок и неоднородностей; перекрестные наводки между сигнальными линиями связи; паразитные связи между РЭС по цепям питания и заземления; искажения формы сигнала в активных РЭС и линиях связи; наводки от внешних электромагнитных, магнитных и СВЧ электромагнитных полей и т. д. Защита от наводок сводится к устранению или ослаблению паразитных связей между источником и приемником наводок путем экранирования и развязывания цепей. Экранирование – локализация электромагнитной энергии в определенном пространстве за счет ограничения распространения ее всеми возможными способами. Полное экранирование может быть получено только под подавлением всех 4-х видов электромагнитных связей: через электрическое поле, магнитное поле, электромагнитное поле, провода, соединяющие эти цепи. Электростатическое экранирование сводится к замыканию электростатического поля на поверхность металлического экрана отводу электрических зарядов на землю (на корпус прибора). Без заземления электростатический экран почти полностью теряет свою эффективность. С помощью заземления электростатического экрана можно добиться взаимного экранирования как внутреннего пространства экрана от внешнего поля, так и внешнего пространства от внутреннего поля. Экран, не обязательно соединенная с корпусом, перегородка между элементами. В некоторых случаях таким экраном может служить крышка корпуса, в котором располагаются эти элементы. Экранирование поля диполя. До соприкосновения обеих частей экрана на каждой из них существуют индивидуальные заряды того же знака, что и заряды соответствующих половин диполя. Вне экрана будет существовать электрическое поле по величине такое же, как при отсутствии экрана. При соприкосновении частей экрана в его внешней поверхности возникает затухающий колебательный процесс, в результате которого энергия поля перейдет в другие виды. Поэтому вне экрана E=0. Цепи паразитной связи: 1) емкостная – образуется в результате воздействия электр.поля, между любыми элементами схемы: проводами, радиоэлементами схемы и корпусом. 2) индуктивная – воздействия магнитного поля. Взаимная индуктивность замкнутых цепей зависит от взаимного расположения и конфигурации проводников. Она тем больше, чем большая часть магнитного поля тока в одной цепи пронизывает проводники другой цепи. 3) гальваническая – через общее активное сопротивление (соедин. Проводов и устройств питания и управления – узлы блока компьютера), входящее в состав нескольких цепей.
Ремонт – это комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности оборудования и восстановлению ресурсов оборудования.
В соответствии с особенностями повреждений и износа составных частей оборудования, а также трудоемкостью ремонтных работ настоящей системой предусматривается проведение следующих видов ремонта: текущего (ТР); капитального (К.Р).
Текущий ремонт-это ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности оборудования и состоящий в замене или восстановлении его отдельных узлов и деталей оборудования. Перечень основных работ, выполняемых, как правило, при текущем ремонте, приводится ниже: проведение операций периодического технического обслуживания; замена быстроизнашивающихся деталей и узлов, чистка или замена фильтров (водяных и воздушных); ремонт узлов (запорно-регулирующей арматуры и узлов регулирования тепло-холодоснабжения) , противокоррозионных и изоляционных покрытий, окраска; замена набивок сальников и прокладок, ревизия арматуры; проверка на точность работы системы автоматики и приборов КИПиА; ревизия электрооборудования. Типовой перечень работ, подлежащий выполнению при текущем ремонте конкретного вида оборудования, составляется руководителем ремонтного подразделения, утверждается руководителями инженерных служб предприятия и является обязательным приложением к ремонтному журналу.
Капитальный ремонт – это ремонт, выполняемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые. Под базовой частью понимают основную часть оборудования, предназначенную для его компоновки и установки других составных частей. При капитальном ремонте производится частичная, а в случае необходимости, и полная разборка оборудования. В объем капитального ремонта входят следующие основные работы: объем работ текущего ремонта; замена или восстановление всех изношенных деталей и узлов; полная или частичная замена изоляции, запорно-регулирующей арматуры, противокоррозионной защиты; выверка и центровка машины, натяжение ремней вентиляторов; послеремонтные испытания и т.п. Подробный перечень работ, который необходимо выполнить во время капитального ремонта конкретного вида оборудования, устанавливается в ведомости дефектов. Рекомендуется составлять типовую ведомость дефектов на капитальный ремонт каждого вида (или группу одинакового) оборудования.
Система планово-предупредительного ремонта (ППР) оборудования – система технических и организационных мероприятий, направленных на поддержание и (или) восстановление эксплуатационных свойств технологического оборудования и устройств в целом и (или) отдельных единиц оборудования, конструктивных узлов и элементов.
На предприятиях используются различные разновидности систем планово-предупредительных ремонтов (ППР). Основным сходством в их организации является то, что регламентирование ремонтных работ, их периодичности, продолжительности, затрат на эти работы носит плановый характер. Однако, индикаторами для определения сроков выполнения плановых ремонтов служат различные показатели. Структура ремонтных работ в системе ППР оборудования обуславливается требованиями ГОСТ 18322-78 и ГОСТ 28.001-78
Сущность планово-предупредительного ремонта заключается в том, что все виды ремонта планируются и выполняются в строго установленные ремонтными нормативами сроки.
Перечень оборудования, на которое распространяется метод ремонта по техническому состоянию (послеосмотровый метод), составляется по каждому цеху (производству) начальниками служб эксплуатации совместно с представителями ремонтной службы и утверждается главным инженером (руководителем) предприятия.
Ремонт по техническому состоянию - ремонт, при котором контроль технического состояния выполняется с периодичностью и в объеме, установленными в нормативно-технической документации, а объем и момент начала ремонта определяется техническим состоянием изделия.
Сущность ремонта по техническому состоянию заключается в том, что все виды и сроки ремонта устанавливаются в зависимости от технического состояния оборудования и технологических режимов его работы, определяемого во время проведения периодического ТО, при этом должен быть составлен акт на установление вида и срока ремонта, который является основным документом при составлении годового или месячного графика ремонта.
Техника безопасности при ремонте средств автоматизации
Поверку, регулировку и ремонт всех приборов и средств автоматизации необ-ходимо производить с соблюдением стан-дартов и технических условий, утверж-денных Госстан-дартом СССР. Аварийное выключение приборов разрешается производить в соответствии со специальной инструкцией.
Поверка и испытание приборов и средств автоматизации в помещениях производств, отнесенных к категориям А, Б, Е. должны осуществляться в условиях, исключающих ценообразование. Работы по регулировке и поверке электрических приборов и коммуникаций к ним одновременно с проведением в этом помещении опасных работ (чистка технологических аппаратов, смена прокладок и т. п.) не допускаются. Все работы с ртутью должны проводиться в соответствии с нормами и требованиями, указанными для ртутных комнат.
Приборы с ртутным заполнением должны снабжаться ловушкой или иметь другие защитные приспособления на случай выброса ртути. При ремонте приборов и средств автоматизации работы с ртутью разрешается производить только в специально оборудованных помещениях. Исполнительные устройства автоматических регуляторов необходимо подвергать гидравлическим испытаниям, как и арматуру аппаратов.
Проверка работоспособности и регулировка схемы автоматических систем управления и отдельных исполнительных устройств должны производиться на рабочем месте и оформляться соответствующей документацией. Результаты осмотров и отметок о регулировке и ремонте приборов и средств автоматизации следует заносить в специальный журнал, который должен находиться в каждом цехе.
В течение времени, необходимого для замены автоматического регулятора, управление или регулирование должны производиться вручную. За приборами и средствами автоматизации, производственной сигнализации и дистанционного управления должен быть установлен постоянный контроль, гарантирующий их безотказную работу. При приеме и сдаче смен необходимо производить осмотр щитов автоматизации, автоматической системы управления технологическими процессами, блокировочных устройств, средств сигнализации с записью об этом в сменном журнале. Регулировку и ремонт приборов и средств автоматизации должны осуществлять только работники службы КИП.
Электрические приборы и средства автоматизации, приборы, устанавливаемые во взрывоопасных помещениях и наружных установках, должны удовлетворять требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ).
Электрические приборы и средства автоматизации общепромышленного исполнения должны быть изолированы от взрывоопасных помещений. Эти приборы допускается устанавливать только внутри герметичных шкафов, продуваемых воздухом или инертным газом при избыточном давлении в соответствии с требованиями ПУЭ, с учетом выброса газов в атмосферу. Приборы и средства автоматизации, устанавливаемые на открытом воздухе, должны быть защищены от атмосферных влияний. Импульсные линии, разделительные сосуды, связанные с приборами и средствами автоматизации, должны быть заполнены инертной, незастывающей и незамерзающей жидкостью, которая не растворяет измеряемый продукт и не смешивается с ним. Вводы и выводы импульсных трубок и защитных труб с проводами должны производиться через наружные стены, в порядке исключения допускается прокладывать импульсные трубки через внутренние стены, разделяющие помещения управления и взрывоопасные помещения. Импульсные трубки следует заключать в стальные кожухи с уплотнением, а также руководствоваться другими требованиями ПУЭ. Для пьезометрических приборов в случае, если смесь воздуха с горючими парами жидкости недопустима, воздух должен быть заменен инертным газом. Для пневматических приборов и средств автоматизации должны предусматриваться специальные установки и отдельные сети сжатого воздуха и инертного газа. Разрешается использование сжатого воздуха или азота, поступающих из технологических установок, при этом азот или воздух должен быть осушен, очищен и по качеству и параметрам пригоден для использования при работе приборов и средств автоматизации. Технологические цехи и участки должны быть снабжены устройствами, сигнализирующими о падении давления сжатого воздуха, предназначенного для питания приборов и средств автоматизации. Сети сжатого воздуха для приборов и средств автоматизации должны иметь буферные емкости, обеспечивающие часовой запас сжатого воздуха для работы. Эти требования не распространяются на установки, в которых включение компрессоров осуществляется автоматически по давлению воздуха или газа в ресивере. При отсутствии специальных установок сжатого воздуха для приборов и средств автоматизации и снижении давления в общей сети ниже допустимого сети сжатого воздуха должны автоматически отключаться от всех других сетей посредством обратного клапана или другого автоматического устройства, устанавливаемого перед буфером. Забор воздуха для воздушных компрессоров должен исключать возможность загрязнения его газами и пылью производства.
Все электроприборы и щиты металлоконструкций подлежат заземлению в соответствии с ПУЭ независимо от подаваемого напряжения. Применение ртутных приборов должно быть ограничено. Все цехи взрыво- и пожароопасных производств, а также помещения, где располагаются щиты автоматизации, должны быть оборудованы системой двусторонней производственной громкоговорящей связи (ПГС) или телефонной связью, а взаимозависимые цехи в необходимых случаях - сигнализацией, связывающей между собой агрегаты. Телефонные аппараты или извещатели от них, а также сигнальные кнопки или извещатели для сигнализации, устанавливаемые во взрывоопасных помещениях, допускаются только во взрывозащищенном исполнении. В каждом цехе должен быть предусмотрен журнал для записи мероприятий (опробование, изменение уставок, замена блокировочных приборов, поднятие выпавших блинкеров и снятие сигналов об изменении схемы блокировок), которые проводятся непосредственно на блокировочных устройствах, а также для записи разрешений на включение блокировочных устройств.
3. Гидравлические характеристики регулирующих органов.
Основным гидравлическим параметром регулирующего органа является его пропускная способность(Кv).
Пропускная способность - это расход несжимаемой жидкости в м3/ч с плотностью равной 1000 кг/м3, пропускаемой регулирующим органом при переходе на нём в 0,1 МПа. Условная пропускная способность (Кvу), представляющая собой номинальное значение максимальной для данного РО пропускной способности, есть единая для всех РО каталожная величина, по которой в результате соответствующих расчётов производится выбор диаметра прохода ИУ, независимо от агрегатного состояния и условий протекания среды.
Пропускная характеристика зависимость величины пропускной способности от хода затвора. Она обычно задаётся зависимостью относительных величин. Текущую пропускную способность относят к условной пропускной способности, а ход - к условному ходу затвора (номинальному значению максимальной величины хода).
Отношение условной пропускной способности к минимальной определяет диапазон изменения пропускной способности. Минимальная пропускная способность – наименьшее значение пропускной способности, при котором заданная пропускная характеристика находится в допустимых пределах.
Рис. -Пропускные характеристики регулирующих органов: а-линейная; б равнопроцентная
Пропускная способность - М=Qi/Qmax Перемещение штока – S=Li/Lmax
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22
Проблема помехозащищенности электротехнических и радиоэлектронных устройств требует самого пристального внимания.
Экранирование – надежное конструктивное средство, позволяющее ослабить любые излучения. Экранирование может быть выполнено с применением металлических экранов, с помощью напыления проводящего материала на внутреннюю поверхность корпусов, путем экранирования проводов. Практически экранирование состоит в локализации электромагнитной энергии, которую создает источник поля.
В электроприборах защиту кабелей и проводов от взаимного влияния, от влияния внешних полей и защиту элементов схемы от влияния помех, исходящих от кабеля, производят с помощью экранирования металлическими экранами.
Металлический экран уменьшает энергию электромагнитных волн при помощи либо поглощения этой энергии проводящей средой, либо при помощи отражения энергии в месте границы двух сред. Материал экрана должен обеспечивать максимальную защиту и ослабление электромагнитного поля помех, тип материала выбирается в зависимости от того, является ли поле помех магнитным или электрическим. Магнитные материалы защищают от электромагнитной энергии, а проводники (например, медь и алюминий) – имеют хорошую отражающую способность и защищают от электрических полей помех.
Для экранирования кабелей и проводов в электроприборах применяется плетенка. При использовании проводов с экранирующими оплетками ПМЛ, нужно учитывать, что:
- экран очень сильно увеличивает емкость провода относительно корпуса;
- оплетка, которая не соединена с корпусом, никакого экранирующего эффекта не дает;
- экранированные провода становятся неудобны для монтажа.
Длина участка, который экранируется, должна быть не более одной четвертой длины самой короткой из волн сигнала, передаваемого по проводу. Исходя из этого, применение экранирования проводов обычно нежелательно и применяется в крайнем случае. Экранированные провода нужно использовать только для соединения друг с другом отдельных блоков или узлов.
Экранирование выполняет следующие функции:
- защищает от взаимных паразитных наводок блоков внутри устройства, состоящего из нескольких блоков;
- защищает эти устройства от помех со стороны каких-либо других приборов;
- защищает другие приборы от помех со стороны данного устройства.
Экранирование значительно удорожает сам кабель, а также его прокладку.
Металлические экраны, наложенные поверх изолированных жил, защищают их от взаимного влияния и от влияния внешнего поля.
Экраны по принципу действия делятся на: магнитостатические, электростатические и электромагнитные.
Электростатические и магнитостатические экраны действуют благодаря повышенным электро- и магнитопроводности применяемых материалов. Эти экраны эффективны лишь в области низких частот. В области высоких частот требуемый эффект достигается применением электромагнитных экранов, действие которых основано на отражении электромагнитных волн от поверхности экрана и затухания высокочастотной энергии в толще металлического экрана. Затухание энергии в экране обусловлено тепловыми потерями на вихревые токи.
2Диагностика: задачи, терминология, характеристика методов диагностики. Классификация методов диагностики, общая структура систем диагностики.
Диагностика – это область науки и техники, изучающая методы и средства определения технического состояния машин и механизмов без их разборки.
Применение методов и средств диагностики позволяет решить ряд экономических и социальных задач в производственной деятельности человека, а именно:
– снизить эксплуатационные расходы за счет уменьшения трудоемкости и времени ремонта оборудования;
– предупреждать аварии, благодаря своевременному выявлению дефектов;
– увеличить долговечность оборудования при устранении дефектов на ранних стадиях их появления;
– уменьшить количество обслуживающего персонала;
– повысить производительность;
– оптимизировать количество запасных деталей за счет прогнозирования отказов.
Суть диагностики составляют оценка и прогноз технического состояния объекта по результатам прямых или косвенных измерений параметров состояния (диагностических параметров). При этом само по себе значение диагностического параметра еще не дает оценки технического состояния объекта. Чтобы определить состояние, необходимо знать не только фактические, но и соответствующие им эталонные значения. Разность между фактическим θф и эталонным θэт значениями диагностических параметров называется диагностическим симптомом Δ.
Δ = θф - θэт.
Таким образом, оценка технического состояния объекта определяется отклонением фактических значений его параметров от их эталонных значений. Любая система диагностики работает на принципе отклонений.
Результаты диагноза используют при прогнозе развития событий и поиске причин отказов, аварий и т.п. В первом случае предсказывают (прогнозируют) состояние системы, в котором она может оказаться в некоторый будущий момент времени. Например, реактор в настоящий момент находится в предаварийном состоянии; определяются его возможные переходы в другие состояния, и в первую очередь в аварийные. Во втором случае восстанавливают состояние, в котором система находилась в некоторый предшествующий момент времени. Это особенно важно при расследовании аварий, выявлении причин их возникновения. Определение состояний, предшествующих аварии, а следовательно, и первопричины ее возникновения, исключительно важно для недопущения подобных аварий в будущем и на аналогичных системах.
Исправный объект – объект, полностью удовлетворяющий всем требованиям (основным и второстепенным), предъявляемым к нему.
Работоспособный объект – объект, который может выполнять возложенные на него функции.
Отказ – изменение состояния объекта, исключающее возможность его дальнейшего функционирования.
Неисправность – изменение состояния объекта, приводящее к изменению степени его работоспособности.
Отличие в понимании исправного и работоспособного объекта показано на рис.
На этом рисунке кругу А соответствует множество неисправных систем, кругу В – множество работоспособных систем. При этом, область 1 символизирует подмножество отказавших объектов, область 2 – подмножество исправных объектов, а область 3 определяет неисправные, но работоспособные объекты.
Приведем еще несколько определений, которыми будем пользоваться в дальнейшем.
Диагностический сигнал – контролируемая характеристика объекта, используемая для выявления диагностических признаков. По диагностическому сигналу может классифицироваться вид мониторинга и диагностики. Так, например, различают вибрационную, акустическую, тепловую, газодинамическую и т. п. диагностику.
Диагностический признак – свойство объекта, качественно отражающее его состояние, в том числе и появление каких-либо отклонений и дефектов.
Диагностический параметр – количественная характеристика измеряемого диагностического сигнала, входящая в совокупность показателей состояния объекта.
Диагностическая система – совокупность аппаратных и программных средств для измерения, обработки и интерпретации диагностического сигнала. В простейших случаях диагностическая система может состоять из измерительного инструмента и набора правил, которыми надлежит пользоваться оператору при проведении диагностических работ.
Диагностический эксперимент – испытание объекта диагностики, спланированное и выполненное с целью получения диагностической информации (определения диагностических параметров). В зависимости от применяемых методов диагностики эксперимент может протекать как по специально разработанной программе, так и в условиях рядовой эксплуатации объекта диагностики.
Отказ – событие, заключающееся в нарушение работоспособности оборудования.
Показателями надежности называются количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность системы. При выборе показателей надежности следует иметь в виду, что эти показатели должны достаточно полно описывать надежностные свойства системы, быть удобными для аналитического расчета и экспериментальной проверки по результатам испытаний, должны иметь разумный физический смысл и, наконец, допускать возможность перехода к показателям эффективности.
Непрерывная случайная величина — наработка системы до отказа может описываться различными законами распределения в зависимости от свойств системы и ее элементов, условий работы, характера отказов и др. Наибольшее распространение получило экспоненциальное (показательное) распределение, при котором функция распределения наработки до отказа. Показатели долговечности. Календарную продолжительность от начала эксплуатации системы до перехода в предельное состояние называют сроком службы системы.
3. Односедельные и двухседельные регулирующие органы.
Односедельные регулирующие органы, как проходные, так и угловые (конструктивная схема) начали применяться раньше двухседельных. Они технологичнеедвухседельных, менее металлоемки, позволяют добиться лучшей герметичности. Отсутствие застойных зон в односедельных регулирующих органах позволяет применять их для регулирования вязких сред. Улучшенные кавитационные и шумовые характеристики позволяют использовать односедельные регулирующие органы при сравнительно больших перепадах давления. Высокая ремонтопригодность дает значительную экономию при эксплуатации. Основным недостатком, ограничивающим применение традиционных конструкций односедельных регулирующих органов, является неразгруженность затвора, вызывающая необходимость применения сравнительно мощных исполнительных механизмов.
В последнее время появился ряд конструкций односедельных регулирующих органов, лишенных этого недостатка и сохраняющих все указанные выше преимущества. Разгрузка затвора производится, как правило, путем помещения его в специальную обойму (так называемую клетку), которая одновременно является и направляющей затвора. Такой регулирующий орган называется клеточным. В некоторых конструкциях клеточных регулирующих органов затвор представляет собой обычный поршень (см. рис. 9,3, г), а в обойме выполнены профилированные окна для получения определенной пропускной характеристики; в других конструкциях профилированные окна находятся на затворе, а в обойме выполнены цилиндрические или прямоугольные отверстия.
Двухседельные регулирующие органы являются наиболее широко распространенным видом в отечественной и зарубежной практике. Эти регулирующие органы созданы с целью обеспечения возможности применения регулирующих органов при более высоких перепадах регулируемой среду за счет разгрузки затвора. Несмотря на усложнение конструкции, увеличение металлоемкости и габаритов, разгрузка затвора двухседельных регулирующих органов по сравнению с односедельными улучшает качество регулирования и снижает необходимое перестановочное усилие привода, а следовательно, габариты и массу привода. Условная пропускная способность двухседельных регулирующих органов в 1,6 раза выше, чем у односедельных при тех же условных проходах. Благодаря этому до середины шестидесятых годов двухседельные регулирующие клапаны были практически основным применяемым типом исполнительных устройств как в СССР, так и за рубежом. Однако двухседельным регулирующим органам присущ целый ряд недостатков основными из которых являются: негерметичность, большие габариты и масса, высокая стоимость, неудовлетворительные кавитационные и шумовые характеристики, наличие застойных зон, высокие эксплуатационные затраты. Этинедостаткидалитолчок к поискуновыхконструкций.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23
Электронный усилитель – устройство, позволяющее преобразовывать входные электрические сигналы в сигналы большей мощности на выходе без существенного искажения их формы. Эффект увеличения мощности возможен при наличии в устройстве некоторого внешнего источника, энергия которого используется для создания повышенной мощности на выходе. Этот источник энергии, преобразуемой усилителем в энергию усиленных сигналов, называется источником питания.
Энергия источника питания преобразуется в энергию полезного сигнала при помощи усилительных, или активных элементов. Устройство, являющееся потребителем усиленных сигналов, называют нагрузкой усилителя, а цепь усилителя, к которой нагрузка подключена, – выходной цепью, или выходом усилителя. Источник входного сигнала, который нужно усилить, называется источником сигнала, или входным источником или генератором, а цепь усилителя, в которую вводят входной сигнал, называется входной цепью, или входом усилителя.
Любой усилитель модулирует энергию источника питания входным управляющим сигналом. Этот процесс осуществляется при помощи управляемого нелинейного элемента.
Обобщенная структурная схема усилительного устройства приведена на рисунке. Для обеспечения усиления сигнала усилитель (У), последовательно с которым соединен источник питания Еп, должен включать в себя нелинейный элемент, управляемый входным электрическим сигналом U1. К входной (управляющей) цепи усилителя подключен источник Ес усиливаемого сигнала (при этом Zc – комплексное значение внутреннего сопротивления источника), а к выходной – нагрузочное устройство с сопротивлением Zн.
По своему назначению усилители условно делятся на: усилители напряжения; усилители тока;усилители мощности.
Следует отметить, что в усилителях напряжения и усилителях тока одновременно происходит усиление мощности сигнала (иначе вместо усилителя достаточно было бы применить трансформатор). В усилителях мощности в отличие от усилителей напряжения и тока требуется обеспечить в нагрузке заданный или максимально возможный уровень мощности сигнала. В зависимости от характера входного сигнала различают: - усилители гармонических (непрерывных) сигналов – устройства для усиления непрерывных электрических сигналов, гармонические составляющие которых изменяются много медленнее всех нестационарных процессов в цепях усилителя - усилители импульсных сигналов – устройства для усиления электрических импульсов различной формы и амплитуды с допустимыми искажениями их формы. По ширине полосы усиливаемых частот выделяют: - избирательные усилители, усиливающие электрические сигналы в узкой полосе частот fв / fн < 1,1 могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить (или подавить) заданный диапазон частот электрических колебаний. - широкополосные усилители (видеоусилители), усиливающие электрические сигналы в очень широком диапазоне частот fв / fн > 1000. Эти усилители предназначены для усиления сигналов в устройствах импульсной связи, радиолокации и телевидения. По роду применяемых активных элементов усилители:транзисторные,магнитные,диодные,ламповые, параметрические и др.
Важнейшими техническими показателями усилителя являются:
- коэффициенты усиления;входное и выходное сопротивления, выходная мощность, коэффициент полезного действия, номинальное входное напряжение (чувствительность), диапазон усиливаемых частот, динамический диапазон амплитуд и уровень собственных помех,показатели, характеризующие нелинейные, частотные и фазовые искажения усиливаемого сигнала.
2. Методы диагностирования непрерывных объектов.
ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА
Пусть объект представлен в виде функциональной схемы, состоящей из N связанных между собой блоков. Выходные сигналы каждого блока зависят от входных сигналов. Если какой-либо входной (выходной) сигнал характеризуется несколькими параметрами, то каждый из этих параметров будем представлять отдельным входом (выходом).
Считаем, что из множества значений каждого входного и выходного параметра всегда можно выделить подмножество их допустимых значений 2. Значение входа или выхода блока назовем допустимым (недопустимым), если значение соответствующего параметра принадлежит (не принадлежит) подмножеству допустимых значений.
Обозначим внешние входы блока Pi (i= l, ..N) объекта через Xiu Xi2, ..его внутренние входы, являющиеся выходами других блоков, — через уц, Уг2, ..-и выходы —через Zn, Zi2, Обозначим логическое высказывание «значение входа допустимо» символом входа (или у). Тогда символы входов можно считать логическими входными переменными, принимающими значение «истинно» (1), если значения соответствующих им входов допустимы, и значение «ложно» (0) — в противном случае. Аналогично символы выходов можно считать логическими выходными функциями, принимающими значение 1, если значения соответствующих им выходов допустимы, и О — в противном случае.
В общем случае понятие допустимого значения включает в себя учет момента времени измерения параметра. При таком рассмотрении функции выходов блоков являются булевыми функциями.
Переберем все возможные сочетания значений входов (входные наборы) исправного блока Pi и определим для каждого такого сочетания значение выхода Zij (/=1, .. ki). Полученную таким об разом булеву функцию можно записать в виде ее совершенной дизъюнктивной нормальной формы [Л. 2]. Назовем эту функцию функцией условий работы блока по выходу Zij и обозначим символом Fij. Для нее известными методами [Л. 3] можно получить дизъюнктивную частную нормальную минимальную форму.
Для большинства исправных непрерывных объектов булевы функции условий работы блоков являются монотонными. Для монотонных функций частная минимальная форма единственна. В дальнейшем считаем, что F^ представлена такой минимальной формой.
Непрерывные модели представляют состояние объекта в том случае, когда рассматриваемые процессы протекают в непрерывно изменяющемся времени, которое является аргументом соответствующих функций. Непрерывные модели составляют наибольшую группу, так как основные процессы изменений качества технических объектов носят непрерывный характер.
Непрерывные объекты при решении задач диагностирования можно представить аналитической моделью – адекватным математическим (формульным) описанием объекта в виде совокупности функциональных соотношений, дифференциальных или передаточных функций. Аналитические модели широко используются для описания объектов любых типов, например, механических, электрических, электромеханических или пневмогидравлических. При этом неисправности объекта моделируются как недопустимые изменения значений параметров диагностирования.
Аналитические методы позволяют применять удобные способы оптимизации и получать соотношения, характеризующие объект при изменении его состояния.
Для диагностики применяются технические стетоскопы (функционирующие в звуковом диапазоне частот), которые позволяют локализовать дефектный узел машины с повышенными стуками и шумами.
Для количественной оценки технического состояния машины необходимо применение инструментальных методов диагностирования. В настоящее время определен комплекс параметров, которые характеризуют техническое состояние основных узлов и систем оборудования.
Параметрическая диагностика (по термогазодинамическим параметрам) широко применяется при контроле состояния проточной части центробежных машин, цилиндро-поршневой группы и клапанов поршневых машин, негерметичность уплотнений и тому подобное. В качестве диагностических признаков используются параметры давления и температуры газа ступеней компрессора, его производительность, температура охлаждающей воды в холодильниках, рубашках цилиндров, ее расход, ток, потребляемый электродвигателем из сети и тому подобное. Результаты этих измерений представляются на регистрирующих устройствах центрального пульта управления цеха или на ЭВМ. В дополнение к этим параметрам могут измеряться температура подшипников, давление масла, уровень вибрации [3, 4].
В МГТУ им. Н.Э. Баумана создана автоматизированная система контроля, позволяющая контролировать до 60 медленноменяющихся (температура, давление, производительность и так далее) и до 10 быстроменяющихся параметров (индикаторная диаграмма, перемещение запорных органов клапанов и так далее) поршневых компрессоров [8]. Она позволяет измерять всю совокупность параметров, характеризующих работоспособность машины, в объеме, необходимом для проведения испытаний в соответствии с ГОСТ 20073-81, ISO 1217*. Кроме того, система обеспечивает отслеживание переходных режимов (пуск, остановка) работы компрессора.
Фирма "HOERBIGER" (Австрия), специализирующаяся на конструировании клапанов, разработала аналогичную систему мониторинга поршневых компрессоров. Благодаря контролю и анализу индикаторного давления, температуры, вибрации и других параметров, определяются неисправности в клапанах, различных уплотнениях и других узлах.
Практический опыт показал, что для контроля технического состояния узлов машинного оборудования и трубопроводов нагнетателей вибрационный метод является одним из наиболее информативных. Он основан на использовании информации, содержащейся в колебательных процессах. При этом любой дефект какого-либо узла, который подвергается механическому воздействию со стороны движущихся частей или потока пульсирующего газа, характеризуется индивидуальным "вибрационным портретом". В связи с тем, что вибродиагностический метод нашел наиболее широкое распространение во всех отраслях промышленности, рассмотрим его несколько подробнее.
Измерение интегральных вибрационных характеристик позволяет определить общее техническое состояние машины. В основу нормирования абсолютной вибрации заложены рекомендации международного стандарта ИСО 2372-74, в котором в качестве критерия используется среднее квадратическое значение (СКЗ) виброскорости в диапазоне частот от 10Гц до 1кГц. Они основаны на допущении, что подобные по мощности, высоте оси вращения, частоте вращения, способам установки, условиям монтажа и эксплуатации агрегаты имеют примерно одинаковые допустимые значения вибрации при достижении предельного состояния
Эффективным методом диагностирования состояния трущихся деталей является анализ продуктов износа в смазочном масле (трибодиагностика). Одним из отечественных осно
расчеты на прочность и ресурс предусматривают исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) конструктивных узлов машины. Причем соответствующих методик не существует в достаточном количестве. В НИИТК имеется опыт в разработке методик расчета на статическую и динамическую прочность любых элементов конструкции компрессора и сопутствующего оборудования (рамы, трубопроводные обвязки, маслоохладители и т. д.) [35, 36]. Для расчетов применяется хорошо зарекомендовавшая себя система конечно-элементного моделирования ANSYS.
Интегральные параметры, позволяющие идентифицировать текущее техническое состояние и прогнозировать остаточный ресурс, как отдельных экземпляров электрооборудования, так и электрохозяйства предприятия в целом .
Анализ результатов исследований по определению взаимосвязи технического состояния электрооборудования с частотными характеристиками и параметрами генерируемых высших гармонических составляющих токов и напряжений показывает, что параметры генерируемых гармонических составляющих токов и напряжений несут информацию о режимах работы, о характере и месте возникновения повреждений, а применение методов и средств обработки сигналов позволяет идентифицировать степень опасности и местоположение повреждений, прогнозировать ресурс безопасной эксплуатации оборудования [2, 3]. Для оценки технического состояния электрооборудования предлагается использовать коэффициенты искажения кривых тока KI(k) и напряжения KU(k). Диагностический параметр D позволяет идентифицировать вид конкретного дефекта.
3. Выбор оптимальной расходной характеристики регулирующих органов.
По существу расходная характеристика регулирующего клапана определяет собой расходную характеристику системы (с установленным на ней регулирующим клапаном), выражающую зависимость пропускной способности системы от подъема плунжера клапана.
Характер и величина различий между пропускной и расходной характеристиками определяются в зависимости от отношения
Зависимость пропускной способности от хода плунжера при постоянном перепаде давлений на клапане определяет собой пропускную характеристику регулирующего клапана. Она зависит от профиля плунжера. Наиболее часто применяются линейная и равнопроцентная пропускные характеристики.
с увеличением n расходные характеристики все больше отличаются от пропускных.
При линейной пропускной характеристике расход среды при относительном подъеме плунжера клапана (ходе клапана), равном, например, 0,4 (т. е. при ), соответствует г. При расход. в 1,5 раза больше.
Если п = 6, то расход среды при относительном подъеме плунжера клапана, равном 0,4, будет уже в 2,26 раза больше.
Таким образом, в последнем случае несмотря на линейную пропускную характеристику клапана расход среды при подъеме клапана на 40% от его полного хода составит 95% наибольшего расхода, а за остальную, большую часть хода (60% от полного), расход среды увеличится лишь на 5%. При равнопроцентной пропускной характеристике если n = 6, подъем клапана на 40% от его хода обеспечивает расход в 25% от полного, при подъеме на 60% — 67%, при подъеме на 80% — 97%, т. е. в этом случае расходная характеристика значительно ближе к линейной.
Учитывая приведенные данные, можно отметить, что для получения линейной расходной характеристики, которая желательна в подавляющем большинстве случаев эксплуатации систем, при малых значениях n, т, е. при n - 1,5, целесообразно применять регулирующие клапаны с линейной пропускной характеристикой, а при больших значениях (n 3) — с равнопроцентной пропускной характеристикой.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24
24 Стадии и этапы проектирования систем автоматизации.
|
Стадии |
Этапы работ |
|
1. Формирование требований к АС |
1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС. 1.2. Формирование требований пользователя к АС. 1.3. Оформление отчёта о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания) |
|
2. Разработка концепции АС. |
2.1. Изучение объекта. 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ. 2.3. Разработка вариантов концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя. 2.4. Оформление отчёта о выполненной работе. |
|
3. Техническое задание. |
Разработка и утверждение технического задания на создание АС. |
|
4. Эскизный проект. |
4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям. 4.2. Разработка документации на АС и её части. |
|
5. Технический проект. |
5.1. Разработка проектных решений по системе и её частям. 5.2. Разработка документации на АС и её части. 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку. 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации. |
|
6. Рабочая документация. |
6.1. Разработка рабочей документации на систему и её части. 6.2. Разработка или адаптация программ. |
|
7. Ввод в действие. |
7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие. 7.2. Подготовка персонала. 7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями). 7.4. Строительно-монтажные работы. 7.5. Пусконаладочные работы. 7.6. Проведение предварительных испытаний. 7.7. Проведение опытной эксплуатации. 7.8. Проведение приёмочных испытаний. |
|
8. Сопровождение АС |
8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами. 8.2. Послегарантийное обслуживание. |
Дефект — изъян, недостаток, недочет. Обнаружение и поиск дефектов являются процессами определения технического состояния объекта автоматизации и называются общим термином «диагностирование».
При тестовом диагностировании на объект подают специально подготовленные тестовые воздействия. При функциональном диагностировании, диагностирование происходит в процессе применения объекта по назначению. При этом на объект поступают только рабочие воздействия, предусмотренные самим ходом его функционирования. В обеих системах средства диагностирования воспринимают и анализируют ответные реакции объекта на входные воздействия и выдают результат диагностирования — диагноз.
Системы тестового диагностирования предназначены для проверки исправности и работоспособности, а также для поиска дефектов, нарушающих исправность и работоспособность объекта. Системы функционального диагностирования применяются для проверки правильности функционирования и для поиска дефектов, нарушающих правильное функционирование объекта.
На практике применяются формальные методы поиска дефекта, такие как метод последовательных поэлементных проверок, метод последовательных групповых проверок, комбинационный метод, а также логический, при котором не задаются жесткие программы поиска дефекта.
Поиск дефекта методом последовательных поэлементных проверок осуществляется посредством контроля функциональных элементов системы по одному и по определенной программе. Программу поиска дефекта оптимизируют по критерию минимизации среднего времени поиска дефекта, исходя из известных значений среднего времени проверки элементов и вероятности отказов системы за счет отказа любого из n-элементов.
Используя метод последовательных групповых проверок, как правило, сначала с помощью одной проверки можно установить, что где-то в какой-то группе элементов есть дефект. Группы элементов выделяют, исходя из конструктивных особенностей ОД. Поиск дефекта начинают с определения группы элементов, в которой имеется дефект, а затем делением этой группы на подгруппы выявляют дефектный элемент.
Известен комбинационный метод поиска дефектов, основанный на анализе измеренного множества параметров, выбор минимальной совокупности которых зависит от используемой диагностической модели и заданной глубины поиска дефекта.
Существуют неформальные логические методы поиска дефекта, при которых не задаются жесткие программы поиска дефекта и для оптимизации процесса поиска учитывается дополнительная информация, получаемая при выполнении проверок. Поиск дефекта ведется путем проверки выдвинутых при анализе проявлений дефекта гипотез о возможных причинах дефекта. В процессе проверок выдвигаются уточняющие гипотезы о причине дефекта, которые также проверяются, и так далее до обнаружения дефекта. Недостаток информационного метода заключается в том, что он может быть использован для ОД, схема которого обязательно сводится к последовательному соединению элементов, вероятности отказов которых обязательно равны.
3. Регулирующие микропроцессорные контроллеры.
Управление сложным промышленным оборудованием может осуществляться различными способами. Задавать команды и контролировать их выполнение может оператор со своего пульта, что не всегда является оптимальным решением для важного индустриального объекта. Наличие автоматического оборудования и приборов для контроля и измерения требует моментальной обработки сигналов, данных и сведений о неисправностях. Человек даже при помощи компьютера не способен совершать все требуемые действия. Именно поэтому уже многие годы в промышленности используют специальные приборы - контроллеры.
Контроллер - это прибор, который регулирует работу оборудования. Он получает от всех остальных устройств сигналы, которые вызывают ответную реакцию: включение или выключение тех или иных функций, изменение параметров, обработка и сохранение информации. В своем первоначальном виде контроллеры представляли собой шкафы, которые содержали реле и контакты, логически связанные между собой. Эти образцы производились с уже заданными функциями и параметрами управления, и изменить их в рабочем порядке было невозможно. С появлением новых достижений в области техники, контроллеры стали основываться на работе процессора. Это сделало возможным выполнение не только логических операций, но и программирования прибора под конкретные условия. В настоящее время контроллеры имеют возможность обработки и аналоговых, и цифровых сигналов. Кроме возможности программирования, они получили и память для хранения информации.
В современных контроллерах реле заменили микропроцессоры. Управлять технологическими процессами в промышленности стало гораздо удобнее, благодаря возможности получать сигналы сразу от большого количества оборудования и контрольно-измерительных приборов, быстроте обработки данных и надежности этого вида техники. Среди отечественных контроллеров самое большое распространение получил прибор под именем Ремиконт. Он давно и успешно применяется на предприятиях нефтехимической, энергетической, металлургической, пищевой промышленности и многих других отраслях индустрии. Этот контроллер отличается от своих зарубежных аналогов более доступной стоимостью и надежностью при эксплуатации. Он прекрасно подходит и для работы с традиционным оборудованием, и для управления самыми новыми технологическими процессами. Имеются различные модификации Ремиконта, носящие маркировку из нескольких цифр и букв, например, повсеместно встречающийся Ремиконт-130. Так как промышленное оборудование в нашей стране управляется именно этим видом контроллера, то и все новейшие образцы базируются на моделях Ремиконта. Скажем, уже несколько лет успешно применяется модель Ремиконт 130ISa, который имеет более широкие возможности в области программирования и эффективного управления автоматическим оборудованием на промышленном предприятии.Основные функции контроллера Ремиконт - построение систем управления автоматическим оборудованием и управление такими системами в действии. Контроллер осуществляет регулирование систем, регистрацию данных, полученных от приборов, защиту всей системы от аварийной ситуации и блокировку приборов в случаях, когда это необходимо. Обслуживать контроллер Ремиконт может специалист, даже не знакомый с языками программирования, так как параметры задаются при помощи выбор модулей и блоков для каждого входящего сигнала и исходящего управления. Все имеющиеся на предприятии контроллеры могут быть объединены в локальную сеть, а управление ими будет осуществляться с компьютера. Вся поступающая информация регистрируется и сохраняется в памяти устройства. Она может храниться там без подключения питания до 10 лет. Кроме этого, контроллер Ремиконт оснащен всеми необходимыми системами самодиагностики и безопасности.По своему внешнему виду контроллер представляет собой несколько блоков. Основной из них является металлическим корпусом достаточно большого объема, в который помещают микропроцессор; флэш-память для хранения информации и регистрации событий; оперативную память, которая содержит технологические возможности прибора и базу данных программы; динамическую память, которая требуется для применения программ в реальных ситуациях; таймеры; каналы для подключения к информационным сетям, таким как Ethernet и Modbus. Входят в состав контроллера и различные усилители сигналов и блоки питания. Все блоки устанавливаются стационарно на промышленном предприятии, в соответствии с моделью контроллера.В процессе эксплуатации микропроцессорный контроллер Ремиконт выполняет сбор сигналов от оборудования, обрабатывает информацию всех датчиков, осуществляет коррекцию сигналов, производит фильтрацию и линеаризацию входящих сигналов. Кроме этого, он способен осуществлять расчет арифметических действий. Удобство отечественных контроллеров Ремиконт неоспоримо. А появляющиеся новые разработки в этой области позволяют избежать сложного процесса адаптации зарубежных контроллеров к оборудованию наших промышленных предприятий. Возрастает скорость операций, увеличиваются возможности по хранению информации, развиваются возможности по программированию Ремиконта и управлению прибором с персонального компьютера. Все это дает понять, что применение в промышленности микропроцессорного контроллера Ремиконт остается актуальным и функционально оправданным.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25
Методическое обеспечение автоматизации проектирования
Создание комплекса средств автоматизации проектирования сопровождается разработкой различных видов документов, определяющих состав, содержание и функциональное назначение всех видов обеспечения САПР (Система автоматизированного проектирования). Наряду с этим выделяется особо комплекс работ, связанный с созданием методического обеспечения.
Под методическим обеспечением понимается совокупность документов, устанавливающих состав и правила отбора и эксплуатации средств обеспечения автоматизированного проектирования.
При разработке методического обеспечения подготавливаются следующие документы:
- пояснительная записка;
- задание на строительные, электротехнические, санитарно-технические и другие подготовительные работы (при необходимости);
- план мероприятий подготовки предприятия-пользователя по вводу в действие САПР;
- план размещения технических средств САПР с разработкой планировок размещения технических средств, линий связи между ними, включая связи между ВЦ и периферийными устройствами;
- технико-экономические показатели САПР, которые включают содержание результатов работы;
- комплекс эксплуатационных документов.
Организационное обеспечение автоматизации проектирования
Это совокупность документов, определяющих состав проектной организации и ее подразделений, функциональные связи между ними, порядок подготовки и прохождения проектов, необходимых для автоматизированного проектирования.
Включает два основных вида документов:
- положение о службе САПР – содержит функции и структуру службы САПР, а также определяет взаимоотношения подразделений этой службы;
- программы подготовки специалистов-пользователей САПР с перечнем необходимых пособий и методических материалов.
Специализированные подразделения, являющиеся пользователями САПР, должны выполнять следующие виды работ:
- разрабатывать перспективные планы развития и внедрения САПР;
- готовить предложения по составу технических средств необходимых для внедрения САПР;
- получать у разработчиков программное обеспечение для автоматизации проектно-конструкторских работ;
- организовывать централизованное хранение документации по программному обеспечению и самих программ на машинных носителях, поддерживая их в работоспособном состоянии;
- организовывать обучение сотрудников работе САПР;
- оценивать эффективность использования САПР.
Программное обеспечение автоматизации проектирования
Представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для автоматизированного проектирования.
Программное обеспечение делится на:
- общесистемное – содержит набор программных средств, которые предназначены для повышения эффективности использования вычислительных комплексов САПР и производительности труда персонала, обслуживающего эти комплексы.
- специализированное – включает в себя прикладные программы и пакеты прикладных программ (ППП), основной функцией которых является получение проектных решений.
Информационное обеспечение автоматизации проектирования
Основные требования к информационному обеспечению САПР следующие:
-наличие необходимой информации для обеспечения как автоматизированных, так и ручных процессов проектирования.
-возможность хранения и поиска информации, представляющей результат ручных и автоматизированных процессов проектирования.
-достаточный объем хранилищ информации. Структура системы должна допускать возможность наращивания емкости памяти вместе с ростом объема информации, подлежащей хранению.
- достаточное быстродействие системы информационного обеспечения.
- возможность быстрого внесения изменений и корректировки информации, доведения этих изменений до потребителя.
Техническое обеспечение автоматизации проектирования
Техническое обеспечение САПР включает в себя различные технические средства, используемые для выполнения автоматизированного проектирования, а именно ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование, а также оборудование некоторых вспомогательных систем (например, измерительных), поддерживающих проектирование.
Используемые в САПР технические средства должны обеспечивать:
- выполнение всех необходимых проектных процедур, для которых имеется соответствующее ПО.
-взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ.
- взаимодействие между членами коллектива, работающими над общим проектом.
В САПР небольших проектных организаций (десяток компьютеров), которые размещены на малых расстояниях один от другого, объединяющая компьютеры сеть является локальной (ЛВС). Корпоративная сеть – до сотни компьютеров.
2Временные характеристики элементов и систем управления.
Временные характеристики элементов технических систем получаются из решения дифференциальных уравнений, описывающих или принцип работы или функциональную связь входного и выходного сигналов.
Наглядное представление о свойствах звена дает функция, являющаяся решением дифференциального уравнения. Но одно и то же дифуравнение может иметь множество решений, конкретный вид которых зависит от начальных условий и от характера функции, задающей воздействие. Поэтому принято динамические свойства элементов систем характеризовать решением, соответствующим нулевым начальным условиям и одному из типовых воздействий: ед. ступенчатое, импульсное, линейное, гармоническое.
Наиболее наглядное представление о динамических свойствах элемента дает его переходная характеристика.
Переходной характеристикой h(t) называют изменение выходной величины, возникающее после подачи на вход скачкообразного изменения входной величины при нулевых начальных условиях.
Импульсной переходной характеристикой w(t) называют изменение выходной величины, возникающее после подачи на вход дельта-функции при нулевых начальных условиях.
Импульсная переходная характеристика равна производной от переходной характеристики
w(t) = dh(t)/dt,
и наоборот, переходная характеристика равна интегралу от импульсной переходной характеристики.
Переходные характеристики и называют также временными.
3. Понятие SCADA-система. Архитектура и основные функции SCADA-систем.
SCADA процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами. Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех необходимых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие реального времени отличается для различных SCADA-систем.
Прообразом современных систем SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации.
Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (см. рис. 2):
Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр его воплощений широк от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется конкретным применением. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.
Рис. 2. Основные структурные компоненты SCADA-системы
Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени; одна из основных функций обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой (HMI, MMI). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем (мэйнфреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, и при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы.
Communication System (CS) коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU (или удаленный объект в зависимости от конкретного исполнения системы).
Функциональная структура SCADA Существует два типа управления удаленными объектами в SCADA: автоматическое и инициируемое оператором системы.
Шеридан (Sheridan) (рис.3) выделил четыре основных функциональных компонента систем диспетчерского управления и сбора данных человек-оператор, компьютер взаимодействия с человеком, компьютер взаимодействия с задачей (объектом), задача (объект управления), а также определил пять функций человека-оператора в системе диспетчерского управления и охарактеризовал их как набор вложенных циклов, в которых оператор
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 26
Технико-экономическое обоснование проектных задач.
Технико-экономическое обоснование (ТЭО) — документ, в котором представлена информация, из которой выводится целесообразность (или нецелесообразность) создания продукта или услуги.
ТЭО содержит анализ затрат и результатов какого-либо проекта.
ТЭО позволяет инвесторам определить, стоит ли вкладывать деньги в предлагаемый проект. Составить ТЭО необходимо самому предпринимателю для понимания того, что стоит ждать от проекта, а для инвестора ТЭО предпринимателя, запрашивающего инвестиции, необходимо для понимания сроков окупаемости вложенных денег. Разработка ТЭО может быть поручена как группе специалистов (в сложных проектах), так и может быть составлено и самостоятельно предпринимателем.
ТЭО создаётся в результате одного из следующих воздействий: требования рынка; потребности организации; требования заказчика; технологический прогресс; правовые требования; экологические воздействия;социальные потребности.
Что же является основными отличиями ТЭО от бизнес-плана?
Обычно ТЭО составляется для новых проектов на уже существующем предприятии, поэтому такие блоки, как маркетинговые исследования, анализ рынка, описание предприятия и продукта не описываются в таких ТЭО.
Но иногда возникает ситуация и дополнительно в ТЭО приводятся подробные данные об анализе технологий и оборудования и причины их выбора.
Таким образом Технико-экономическое обоснование (ТЭО) является более коротким и содержательным документом, чем полноценный бизнес-план.
Технико-экономическое обоснование - результат разнообразных исследований, как экономической направленности, так и маркетинговых исследований. Но при этом делается вывод о реалистичности проекта, и определяется круг экономических, организационных и других предполагаемых решений для оптимизации производственного процесса. При этом часто технико-экономическое обоснование является составной частью бизнес-плана.
При этом существует мнение, что технико-экономическое обоснование, в какой-то мере, представляет собой либо сокращенный вариант бизнес-плана, либо, напротив, это обычный бизнес-план, который назвали технико-экономическим обоснованием.
Необходимо отметить, что если порядок составления и структуры бизнес-плана четко прописаны, то при составлении ТЭО можно найти несколько различных вариантов написания, которые различаются в зависимости от рассматриваемых проблем.
В ТЭО предполагается отображение следующих пунктов:
1 Технологический процесс, 2 Требования к производственной инфраструктуре, 3Основное оборудование, приспособления и оснастка, 4 Персонал и трудозатраты, 5 Сводная себестоимость продукции, 6 Сроки осуществления проекта, 7 Экономическая эффективность, 8 Экологические воздействия.
В общем, в ТЭО приводится описание отрасли, в которой работает предприятие, и дается обоснование выбора территориального и географического положения действующего и предполагаемого бизнеса, а так же описывается вид выпускаемой продукции. Здесь необходимым является описание и обоснование цен на выпускаемую продукцию. При этом финансовая часть ТЭО содержит информацию об источниках финансирования и сроки погашения задолженности, условия использования заемных средств.
2Частотные характеристики элементов и систем управления.
Частотные характеристики описывают установившиеся вынужденные колебания на выходе звена, вызванные гармоническим воздействием на входе. Рассмотрим такой режим.
Пусть на вход подано гармоническое воздействие ,
где xmax – амплитуда, а ω – угловая частота этого воздействия.
По окончании переходного процесса на выходе звена будут существовать гармонические колебания с той же частотой, что и входные колебания, но отличающиеся в общем случае по амплитуде и фазе. Т.е. в установившемся режиме выходная величина звена ,
где ymax – амплитуда выходных установившихся колебаний.
При фиксированной амплитуде входных колебаний амплитуда и фаза установившихся колебаний на выходе звена зависят от частоты колебаний. Если постепенно увеличивать от нуля частоту колебаний и определять установившиеся значения амплитуды и фазы выходных колебаний для разных частот, можно получить зависимость от частоты отношения амплитуд A = ymax / xmax и сдвига фаз φ выходных и входных установившихся колебаний.
Эти зависимости называются соответственно А(ω) – амплитудной частотной характеристикой (АЧХ) и φ(ω) – фазовой частотной характеристикой (ФЧХ). Примерный вид этих характеристик у обычных инерционных звеньев изображен на рис.3.1,а и б. Как показано на этих рисунках, у таких звеньев в силу их инерционности амплитудная частотная характеристика по мере увеличения частоты в конце концов спадает до нуля. При этом, чем менее инерционно звено, тем длиннее его амплитудная частотная характеристика, т.е. тем больше полоса пропускаемых звеном частот, или, просто, его полоса пропускания.
Зависимость фазового сдвига между входным и выходным сигналами от частоты называют фазовой частотной характеристикой . Амплитудную и фазовую частотные характеристики можно объединить в одну общую - амплитудно-фазовую частотную характеристику (а.ф.ч.х. или а.ф.х.). Каждая точка АФЧХ соответствует определенному значению частоты ω. Совокупность всех точек при изменении частоты от нуля до бесконечности представляет собой непрерывную линию (которая называется годографом), соответствующую частотной передаточной функции W(jω).
При практических расчетах автоматических систем удобно использовать частотные характеристики, построенные в логарифмической системе координат. Такие характеристики называют логарифмическими. Они имеют меньшую кривизну и поэтому могут быть приближенно заменены ломаными линиями, составленными из нескольких прямолинейных отрезков. В расчетах используют логарифмическую амплитудную частотную характеристику (л.а.ч.х.):
3Основы проектирования интегрированных систем.
Одним из базовых понятий методологии проектирования ИС является понятие жизненного цикла ее программного обеспечения (ЖЦ ПО). ЖЦ ПО – это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.
Структура ЖЦ ПО по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на трех группах процессов:
1) основные процессы ЖЦ ПО (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);
2) вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);
3) организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).
Разработка включает в себя все работы по созданию ПО и его компонент в соответствии с заданными требованиями. Также оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов, материалов, необходимых для организации обучения персонала и т.д.
Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний ПО.
Управление конфигурацией является одним из вспомогательных процессов, поддерживающих основные процессы жизненного цикла ПО, прежде всего процессы разработки и сопровождения ПО. При создании проектов сложных ИС, состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии, возникают проблемы учета их связей и функций, создания унифицированной структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в ПО на всех стадиях ЖЦ.
К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие две основные модели ЖЦ: каскадная и спиральная.
Положительные стороны применения каскадного подхода заключаются в следующем:
• на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
• выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.
Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов. Согласование результатов с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, требования к ИС «заморожены» в виде технического задания на все время ее создания.
Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы «снизу-вверх» от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 27
Методы и технические средства измерения температуры. Переход тепла от одного тела к другому указывает на зависимость температуры от количества внутренней энергии, носителями которой являются молекулы вещества. Согласно молекулярно-кинетической теории сообщаемая телу тепловая энергия, вызывающая повышение его температуры, преобразуется в энергию движения молекул.
Измерить температуру какого-либо тела непосредственно, т. е. так, как измеряют другие физические величины, например длину, массу, объем или время, не представляется возможным, ибо в природе не существует эталона или образца единицы этой величины. Поэтому определение температуры вещества производят посредством наблюдения за изменением физических свойств другого, так называемого термометрического (рабочего) вещества, которое, будучи приведено в соприкосновение с нагретым телом, вступает с ним через некоторое время в тепловое равновесие. Такой метод измерения дает не абсолютное значение температуры нагретой среды, а лишь разность относительно исходной температуры рабочего вещества, условно принятой за нуль.
Вследствие изменения при нагреве внутренней энергии вещества практически все физические свойства последнего в большей или меньшей степени зависят от температуры, но для ее измерения выбираются по возможности те из них, которые однозначно меняются с изменением температуры, не подвержены влиянию других факторов и сравнительно легко поддаются измерению. Этим требованиям наиболее полно соответствуют такие свойства рабочих веществ, как объемное расширение, изменение давления в замкнутом объеме, изменение электрического сопротивления, возникновение термоэлектродвижущей силы и интенсивность излучения положенные в основу устройства приборов для измерения температуры.
Все типы термометров принято разбивать на два класса в зависимости от методики измерений. Традиционный и наиболее массовый вид термометров – контактные термометры, отличительной особенностью которых является необходимость теплового контакта между датчиком термометра и средой, температура которой измеряется. Вторую группу составляют бесконтактные термометры, для измерения которыми нет необходимости в тепловом контакте среды и прибора, а достаточно измерений собственного теплового или оптического излучения.
Контактные приборы и методы по принципу действия разделяются на:
а) термометры расширения, принцип действия которых основан на зависимости объемного расширения жидкости и линейных размеров твердых тел от температуры;
б) манометрические термометры, принцип действия которых основан на изменении давления рабочего (термометрического) вещества в зависимости от температуры;
в) термоэлектрические термометры (термопары), принцип действия которых основан на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры;
г) термометры сопротивления, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента(проводника или полупроводника) от температуры.
Бесконтактные методы, в основе которых лежит регистрация собственного теплового или оптического излучения, можно представить следующими направлениями:
а) пирометрия – измерение температуры самосветящихся объектов: пламени, плазмы, астрофизических объектов;
б) радиометрия – измерение температуры по собственному тепловому излучению тел. Для невысоких и комнатных температур это излучение находится в инфракрасном диапазоне длин волн;
в) тепловидение – радиометрическое измерение температуры с пространственным разрешением и с преобразованием температурного поля в телевизионное изображение, иногда с цветовым контрастом. Позволяет измерять градиенты температуры, температуру среды в замкнутых объемах, например, температуру жидкостей в резервуарах и трубах.
Термоэлектрические преобразователи. Измерение температуры термоэлектрическими термометрами (термоэлектрическими преобразователями, ТЭП) основано на использовании открытого в 1821 году немецким физиком Т. Зеебеком термоэлектрического эффекта, заключающегося в генерировании термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов или сплавов, образующих часть одной и той же цепи.
В простейшем случае, если цепь состоит из 2-х разнородных материалов, то она носит название термопары.
Под термоэлектрическим термометром принято понимать комплект, состоящий из:
1) термопары, осуществляющей преобразование температуры в электрическое напряжение;
2) линий связи (удлиняющих проводов);
3) вторичного прибора для измерения термо-ЭДС.
Принцип действия
Термопара представляет собой цепь, состоящую из двух соединенных между собой разнородных проводников А и В (рис.2.7). Эти проводники называются термоэлектродами, места соединения термоэлектродов – спаями. Спай с температурой t, погружаемый в измеряемую среду, называется рабочим (измерительным) спаем термопары, второй спай с температурой t0 носит название свободного (соединительного).
Зеебеком было установлено, что если t0 и t не равны, то в такой цепи будет протекать электрический ток It. Направление тока зависит от разности температур спаев. При размыкании такой цепи на концах может быть измерена термо-ЭДС. Этот эффект обладает и обратным действием, т.е. если через такую цепь пропустить электрический ток, то в зависимости от направления тока один из спаев будет нагреваться, а другой охлаждаться (эффект Пельтье).
Термометры сопротивления. Действие термопреобразователей сопротивления (термометров сопротивления) основано на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.
Известно, что подавляющее большинство металлов имеет положительный температурный коэффициент электрического сопротивления. Это связано с тем, что число носителей тока – электронов проводимости – в металлах очень велико и не зависит от температуры. Электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры в связи с возрастающим рассеянием электронов на неоднородностях кристаллической решетки, обусловленным увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия. В полупроводниках наблюдается иная картина – число электронов проводимости резко возрастает с увеличением температуры. Поэтому электрическое сопротивление типичных полупроводников столь же резко (обычно по экспоненциальному закону) уменьшается при их нагревании. При этом температурный коэффициент электрического сопротивления полупроводников на порядок выше, чем у чистых металлов.
Если известна зависимость между электрическим сопротивлением Rt термопреобразователя сопротивления и его температурой t (т.е. Rt=f(t) - градуировочная характеристика), то, измеряя Rt , можно определить температуру среды.
Термометры сопротивления широко применяются для измерения температуры в интервале от –260 до 850 °С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000 °С.
К числу достоинств металлических термометров сопротивления следует отнести:
• высокую степень точности измерения температуры;
• возможность выпуска измерительных приборов к ним со стандартной градуировкой шкалы практически на любой температурный интервал;
• возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору.
К недостаткам термометров сопротивления относится потребность в постоянном источнике тока.
К металлическим проводникам термопреобразователя сопротивления предъявляется ряд требований:
1) стабильность градуировочной характеристики;
2) воспроизводимость, обеспечивающая взаимозаменяемость изготавливаемых термопреобразователей сопротивления;
3) нечувствительность к малым примесям;
4) линейность функции Rt = f(t);
5) высокое значение температурного коэффициента электрического сопротивления;
6) большое удельное сопротивление;
7) невысокая стоимость материала.
Исследования установили, что чем чище металл, тем более он отвечает указанным требованиям и тем больше отношение R100 / R0 и температурный коэффициент электрического сопротивления α, где R100 и R0 - сопротивления материала при температуре 100 и 0°С соответственно. При снятии механических напряжений в металле путем его отжига, эти характеристики достигают максимального значения для данного металла.
Из числа чистых металлов наиболее пригодными для изготовления термометров сопротивления являются платина (Pt) и медь (Cu), хотя выпускаются термометры сопротивления, выполняемые из никеля, железа, свинца, вольфрама, но в нашей стране они не получили широкого распространения.
Нормирующие преобразователи. Нормирующие измерительные преобразователи температуры предназначены для преобразования сигналов термопреобразователей - термопар и термосопротивлений - в унифицированные сигналы постоянного тока. Нормирующие измерительные преобразователи температуры формируют сигнал тока, который линейно зависит от температуры.
Применение нормирующих измерительных преобразователей температуры позволяет:
Барьеры искробезопасности. Предприятия нефтехимической, химической, газоперерабатывающей промышленности, а также некоторые предприятия пищевой промышленности предъявляют особые требования к системам управления технологическими процессами. Особенностью таких производств является постоянное или временное наличие взрывоопасных газовоздушных смесей на некоторых производственных установках. Таким образом, на подобных объектах неисправности электрических цепей систем управления, такие как замыкание сигнальных цепей или попадание высокого потенциала на сигнальные цепи может вызвать искрение и спровоцировать пожар или взрыв. Помимо требований по ограничению энергии, накопляемой электрической цепью, которая зависит от величины емкости и индуктивности цепи и включенных в ее состав приборов, вид защиты «искробезопасная электрическая цепь» требует наличия специальных устройств, которые не допускают попадания высокого потенциала или прохождения высокого тока со стороны системы управления в защищенную цепь – барьеров искробезопасности. Фактически, барьеры искробезопасностиявляются устройствами, устанавливающимися в сигнальные цепи между системой управления и первичными преобразователями или исполнительными механизмами, защищающими цепи, расположенные во взрывоопасных зонах от возможного попадания высокого потенциала в случае неисправности системы управления или возникновение высокого тока в цепи вследствие ее короткого замыкания.
Методы и технические измерения давления. Давление является одним из важнейших физических параметров, и его измерение необходимо как в расчетных целях, например для определения расхода, количества и тепловой энергии среды, так и в технологических целях, например для контроля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравлических режимов напорных трубопроводов, используемых на предприятии.
Давлением Р называют отношение абсолютной величины нормального, то есть действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к площади S этой поверхности. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует.
Для прямого измерения давления жидкой или газообразной среды с отображением его значения непосредственно на шкале, табло или индикаторе первичного измерительного прибора применяются манометры (ГОСТ 8.271-77). Если отображение значения давления на самом первичном приборе не производится, но он позволяет получать и дистанционно передавать соответствующий измеряемому параметру сигнал, то такой прибор называют измерительным преобразователем давления (ИПД)или датчиком давления. Возможно объединение этих двух свойств в одном приборе (манометр-датчик).
Манометры классифицируют по принципу действия и конструкции,по виду измеряемого давления, по применению и назначению, по типу отображения данных и другим признакам
По принципу действия манометры можно подразделить на:
- жидкостные (измеряемое давление уравновешивается гидростатически столбом жидкости (воды, ртути) соответствующей высоты);
- деформационные (давление определяется по величине деформации и перемещения упругого чувствительного элемента (УЧЭ) - мембраны,трубчатой пружины, сильфона);
- электрические (давление определяется на основании зависимости электрических параметров: сопротивления, емкости, заряда, частоты - чувствительного элемента (ЧЭ) от измеряемого давления).
- грузопоршневые (измеряемое или воспроизводимое давление гидростатически уравновешивается через жидкую или газообразную среду прибора давлением веса поршня с грузоприемным устройством и комплектом образцовых гирь);
По виду измеряемого давления манометры подразделяют на:
- собственно манометры (приборы для измерения избыточного и абсолютного давления);
- вакуумметры (приборы для измерения разрежения);
- мановакуумметры (приборы для измерения давления и разрежения);
- барометры (приборы для измерения атмосферного давления);
- дифференциальные манометры (дифманометры) (приборы для измерения разностного давления);
- напоромеры (приборы для измерения небольших (до 20-40 кПа) избыточных давлений газовых сред);
- тягомеры (приборы для измерения небольших (до 20-40 кПа) разрежений газовых сред);
- тягонапоромеры (приборы для измерения небольших (до 20-40 кПа) избыточных давлений и разрежений газовых сред);
- микроманометры (дифманометры с малым перепадом давления).
По области применения манометры подразделяют на:
- общепромышленные или технические (работающие в промышленных условиях при перепадах температур и влажности окружающей среды, вибрациях, загрязнении внешней среды и т.п.);
- лабораторные (приборы повышенной точности для использования в комфортных и стабильных условиях лабораторий);
- образцовые (для поверки рабочих манометров);
- эталонные (хранители единиц давления с целью передачи их образцовым приборам);
- специальные (применяются в экстремальных условиях: на железнодорожном транспорте, судах, котельных установках, при работе с кислотными и другими агрессивными средами).
По типу отображения значений измеряемого давления манометры подразделяют на:
- прямопоказывающие (с визуальным считыванием данных непосредственно по аналоговой (стрелочной) или цифровой шкале прибора);
- сигнализирующие (электроконтактные) (с выдачей управляющего электрического сигнала путем замыкания или размыкания контактов при достижении измеряемым давлением заранее установленного контрольного значения);
- регистрирующие (самопишущие) (с записью в память значений давления как функции времени и их отображением на электронном табло).
По виду измеряемого давления ИПД подразделяются на:
- преобразователи абсолютного давления (ДА);
- преобразователи избыточного давления (ДИ);
- преобразователи вакууметрического давления (ДВ);
- преобразователи избыточного/вакууметрического давления(ДИВ);
- преобразователи дифференциального давления (ДД);
- преобразователи гидростатического давления (ДГ).
По выходному сигналу ИПД подразделяются на:
- аналоговые (измеряемое давление преобразуется в аналоговый унифицированный пневматический или электрический сигнал);
- цифровые.
Методы и технические измерения уровня. В настоящее время операция измерения уровня является ключевой для организации контроля и управления технологическими процессами в химическом, нефтехимическом и нефтеперерабатывающем производствах, в пищевой промышленности, промышленности строительных материалов, в системах экологического мониторинга и во многих других отраслях. К приборам для измерения уровня заполнения ёмкостей и сосудов, или уровнемерам, предъявляются различные требования: в одних случаях требуется только сигнализировать о достижении определённого предельного значения, в других необходимо проводить непрерывное измерение уровня заполнения.
Существует широкая номенклатура средств контроля и измерения уровня, использующих различные физические методы: поплавковый, буйковый, ёмкостный, гидростатического давления, ультразвуковой, радарный и др. Эти методы и средства позволяют контролировать уровень различных сред: жидких (чистых, загрязнённых), пульп, нефтепродуктов, сыпучих твёрдых различной дисперсности. При выборе уровнемера необходимо учитывать такие физические и химические свойства контролируемой среды, как температура, абразивные свойства, вязкость, электрическая проводимость, химическая агрессивность и т.д. Кроме того, следует принимать во внимание рабочие условия в резервуаре или около него: давление, вакуум, нагревание, охлаждение, способ заполнения или опорожнения (пневматический или механический), наличие мешалки, огнеопасность, взрывоопасность и другие.
Устройства для измерения уровня жидкостей можно подразделить на
следующие:
- визуальные;
- поплавковые, в которых для измерения уровня используется поплавок или другое тело, находящееся на поверхности жидкости;
- буйковые, в которых для измерения уровня используется массивное тело (буёк), частично погружаемое в жидкость;
- гидростатические, основанные на измерении гидростатического давления столба жидкости;
- электрические, в которых величины электрических параметров зависят от уровня жидкости;
- ультразвуковые, основанные на принципе отражения от поверхности звуковых волн;
- радарные и волноводные, основанные на принципе отражения от поверхности сигнала высокой частоты (СВЧ);
- радиоизотопные, основанные на использовании интенсивности потока ядерных излучений, зависящих от уровня жидкости.
Помимо классификации уровнемеров по принципу действия, эти приборы делятся на:
- приборы для непрерывного слежения за уровнем;
- приборы для сигнализации о предельных значениях уровня (сигнализаторы уровня).
2Описание режимов работы производственных объектов с помощью дифференциальных уравнений.
Целью рассмотрения систем автоматического регулирования может быть решение одной из двух задач - задачи анализа или синтеза системы. В первом случае имеется система, известны ее параметры, требуется определить свойства системы, например качество переходных процессов, устойчивость, точность. Во втором случае, наоборот, задаются свойства системы и необходимо создать систему, удовлетворяющую этим свойствам. Эта задача, как правило, неоднозначна и много сложнее задачи анализа.В самом общем виде порядок исследования системы регулирования включает математическое описание системы, исследование установившихся и переходных режимов.Под математическим описанием понимают дифференциальное уравнение или систему дифференциальных уравнений высокого порядка, описывающую систему регулирования.Для упрощения математического описания систему разбивают на отдельные элементы – звенья, каждые из которых выполняют свои самостоятельные функции. Они описываются либо аналитически в виде дифференциальных уравнений не выше 2-го порядка, либо графически в виде характеристик, связывающих входные и выходные величины звена.
В результате при разбивке системы на звенья направленного действия математическое описание каждого звена может быть составлено без учета его связей с другими звеньями. При этом математическое описание всей системы регулирования может быть получено как совокупность дифференциальных уравнений или характеристик отдельных звеньев, дополненных уравнениями связи между звеньями.
Динамические свойства элементов (и САР в целом) могут быть представлены дифференциальными уравнениями, с помощью которых описываются переходные процессы в элементах. Поэтому задача определения динамической характеристики того или иного элемента системы сводится к составлению его дифференциального уравнения на основании знания принципа действия и физических законов, положенных в основу работы элемента.
Обыкновенное дифференциальное уравнение является наиболее общей и полной формой описания передаточных свойств элементов АСУ.
Для элемента имеющего один входной сигнал x(t) и один выходной y(t) обыкновенное дифференциальное уравнение в общем случае имеет вид
Ф y(t),y(t),…y(n)(t);x(t),…x(m)(t),t =0, (2.16) где t – независимая переменная (обычно время).
Для реальных систем m n.
Это уравнение динамики (движения) элемента. Движения в широком смысле слова, когда под движением понимается любое изменение сигналов.
Дифференциальное уравнение (2.16) может быть:
линейное;
нелинейное.
Линейное дифференциальное уравнение – уравнение, в котором функция Ф линейна по отношению ко всем ее аргументам, т. е. к y(t), y(t),… y(n)(t); x(t),…x(m)(t), t.
Так, например, передаточные свойства четырехполюсника с линейными элементами (рис. 2.9) описываются линейным дифференциальным уравнением вида
0. (2.17)
Большинство реальных элементов описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, что значительно усложняет последующий анализ АСУ. Поэтому стремятся перейти от нелинейных к линейным уравнениям вида
(2.19)
n m Для всех реальных элементов выполняется условие m
Коэффициенты a0, a1…an и b0, b1…bm в уравнении (2.19) называются параметрами. Иногда параметры изменяются во времени, тогда элемент называютнестационарным или с переменными параметрами. Однако в дальнейших рассуждениях будем рассматривать только элементы с постоянными параметрами.
Если при составлении линейного дифференциального уравнения осуществлялась линеаризация статической характеристики элемента, то оно справедливо лишь для окрестности точки линеаризации и может записываться в отклонениях переменных
Важнейшим практическим достоинством линейного уравнения (2.19) является возможность применения принципа наложения (суперпозиции), согласно которому изменение выходной величины y(t), возникающее при действии на элемент нескольких входных сигналов xi(t), равно сумме изменений выходных величин yi(t), вызываемых каждым сигналом xi(t) в отдельностирис.2.11).
Рис. 2.11. Иллюстрация принципа нал
3.
3Себестоимость продукции.
Себестоимость – это совокупность всех денежных затрат по изготовлению товаров и услуг в зависимости от специализации производственной деятельности. Данный показатель включает следующие расходы: покупку сырья, материалов, топлива, использование основных производственных фондов (машины и оборудование), оплату труда работников, а также другие затраты, которые могут быть связаны с производством и реализацией готовой продукции.
Себестоимость готовой продукции изменяется в зависимости от объема затрат при ее изготовлении. Таким образом, существуют следующие виды себестоимости:
цеховая – представлена затратами всех цехов и других производственных структур, которые непосредственно участвовали в процессе изготовления определенного набора товаров и услуг;
-производственная себестоимость – определяется путем прибавления к цеховой себестоимости общезаводских и целевых расходов;
-полная себестоимость – включает затраты организации не только на выпуск продукции и организацию производственного процесса, но и на ее реализацию, т. е. поставку на рынок конечных товаров и услуг. Следовательно, она представляет собой совокупность производственных и коммерческих расходов.
Кроме данной классификации, существует еще деление себестоимости на индивидуальную и среднеотраслевую (в учет берутся все предприятия отдельной отрасли), плановую, которая формируется на базе текущих, и фактическую, относящуюся к данному моменту времени.
Себестоимость продукции также определяет структуру затрат посредством отнесения их к тому или иному периоду. Текущие затраты относятся на себестоимость продукции данного периода, в котором фактически происходит производственный процесс. Расходы будущих периодов характеризуются тем, что изготовление товаров осуществляется в данный момент, но относится на себестоимость продукции последующего периода. К предстоящим расходам, как правило, относят те, которые фактически не осуществлены, но на них уже зарезервированы средства.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 28
Расход вещества — это количество вещества, протекающее через данное сечение трубопровода в единицу времени. В зависимости от особенностей технологического процесса, состояния вещества и принятого способа хозяйственного расчета измеряют расход в единицах объема — объемный расход, либо в единицах массы — массовый расход. Объемный расход, как правило, применяют для жидкостей и газов. Если измеряемая среда представляет собой сыпучее вещество, либо его смесь с жидкостью — применяют массовый расход. Последний используют также для измерения расхода пара.
Анемометры получили большое распространение в метеорологии для измерения скоростей воздушных потоков в свободном пространстве. Однако в отдельных случаях они могут применяться для измерения расхода в закрытых каналах и трубопроводах, если известно отношение средней скорости в месте установки анемометра к средней скорости потока по всему его сечению, а следовательно, и к расходу. Крыльчатый анемометр представляет собой легкую крыльчатку, имеющую несколько лопастей, смонтированных на общей оси, и связанную с осью механизма для измерения скорости вращения крыльчатки или счетного механизма для подсчета числа оборотов крыльчатки. Крыльчатка помещается в потоке таким образом, чтобы ее ось располагалась вдоль направления потока. Тогда скорость вращения крыльчатки пропорциональна скорости потока. При наличии счетного механизма средняя скорость потока определяется по показаниям счетного механизма и секундомера, включаемых одновременно на некоторый отрезок времени.
Расходомеры калориметрические Принцип действия калориметрических расходомеров основан на измерении пропорциональности расходу тепловой энергии, отдаваемой потоку воздуха или газа нагревателем. По способу измерения калориметрические расходомеры бывают двух типов: а) с постоянной температурой подогрева потока (в этих расходомерах измеряется пропорциональное расходу количество энергии затраченной на нагрев потока);
б) с подводом постоянной мощности к нагревателю (в этих расходомерах измеряется пропорциональное расходу изменение температуры потока).
Калориметрические расходомеры первого типа по сути дела работают как регулятор температуры нагрева потока, у которых измерительным и регулирующим звеном является уравновешенный рычаг, в плечи которого включены термометры сопротивления, измеряющие температуру до и после нагревателя.
В качестве измерителей температуры в калориметрических расходомерах .могут быть использованы термисторы, термопары и термометры сопротивления. Последние обладают тем преимуществом, что их можно выполнить в виде равномерной сетки, перекрывающей все сечение потока, и таким образом измерять среднюю температуру.
К достоинствам калориметрических расходомеров следует отнести высокую точность, большой диапазон измерения, возможность измерения расхода пульсирующих потоков.
Недостатками рассматриваемых расходомеров являются относительная сложность изготовления и монтажа их приемных устройств и нестабильность их характеристик, особенно при измерении в запыленных средах, из-за коррозии приемных устройств и осаждения на них различных частиц, приносимых потоком.
Тепловые расходомер (Термоанемометр). Термоанемометрами называются приборы, принцип действия которых основан на зависимости между количеством тепла, отдаваемым каким-либо нагретым телом, помещенным в поток воздуха или газа, и скоростью потока, в котором это тело находится. Эти приборы обычно применяются для измерения скорости, и если известно отношение скорости в месте установки приемник термоанемометра к средней скорости потока, они могут применяться и для измерения расхода. Приемник термоанемометра (термонить) обычно выполняете из платиновой проволоки диаметром 0,005—0,3 мм и длиной 3-10 мм, нагреваемой электрическим током. Оптимальные размеры приемника выбираются из следующих противоречивых соображений. При уменьшении диаметра проволоки уменьшается ее механическая прочность и увеличивается опасность старения. При увеличении диаметра нити увеличивается инерционность приемника требуется больший ток для ее нагрева. Компромиссное решение определяется характером задачи измерения.
Ультразвуковые расходомеры. Расходомеры частотные Принцип действия этих расходомеров основан на измерении частот импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний, направляемых одновременно по потоку и против него. Различные схемы ультразвуковых расходомеров позволяют производить измерение как малых, так и больших расходов стационарных и быстро меняющихся потоков вещества.
Основными погрешностями ультразвуковых расходомеров являются, во-первых, температурные погрешности, обусловленные тем что скорость распространения ультразвука в звукопроводах и измеряемой среде много больше измеряемой скорости и даже незначительные температурные изменения скорости ультразвука могу вызвать значительные погрешности; во-вторых, погрешности, обусловленные асимметрией параметров ультразвуковых каналов (длины звукопроводов, эллипсоидальность трубопровода, величина углов между направлениями ультразвуковых «лучей» и осью трубопровода и т. п.).
Фазовые схемы ультразвуковых расходомеров могут применяться для измерения быстропеременных расходов, а также для измерения расходов загрязненных жидкостей в трубопроводах больших сечений. Частотные схемы используются для измерения расходов чистых жидкостей в трубопроводах малых сечений.
Ионизационные расходомеры Принцип действия ионизационных расходомеров основан на измерении скорости перемещения в потоке некоторого ионизированного объема газа. Как показали исследования, скорость продвижения ионов равна скорости потока. Возможен также способ измерения расхода по сопротивлению разрядного промежутка между двумя электродами, которое зависит от местной скорости. Ионизацию можно производить различными ионизирующими устройствами. Наибольшее распространение для измерения расхода получили устройства с электрической ионизацией потока и с ионизацией при помощи радиоактивных излучений, иногда пользуются комбинированным способом ионизации.
Электрические расходомеры. Расходомеры индукционные
Индукционными расходомерами называются расходомеры, принцип действия которых основан на измерении пропорциональной расходу электродвижущей силы, индуктированной в потоке электропроводной жидкости под действием внешнего магнитного поля.
Существенным и основным недостатком индукционных расходомеров с постоянным магнитом, ограничивающим их применение для измерения расхода квазистацианарных потоков, является поляризация измерительных электродов, сопровождающаяся изменением сопротивления датчика, что искажает показания прибора. Для уменьшения поляризации применяют электроды с платиновым или танталовым покрытием, а также угольные и каломелевые электроды. Однако существенного уменьшения поляризации этим достичь не удается. Вихревые расходомеры Вихревой расходомер — разновидность расходомера, принцип действия которого основан на измерении частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования.
В вихревых расходомерах для создания вихревого движения на пути движущего потока жидкости, газа или пара устанавливается обтекаемое тело, обычно, в виде трапеции в сечение. Образовавшаяся за ним система вихрей называется вихревой дорожкой Кармана. Частота вихрей f в первом приближении пропорциональна скорости потока v и зависит от безразмерного критерия Sh (число Струхаля) и ширины тела обтекания d: f = Sh ∙ v / d
Достоинством вихревых расходомеров является отсутствие каких-либо подвижных элементов внутри трубопровода, достаточно низкая нелинейность (<1,0 %) в широком диапазоне измерений (>1:10…1:40), частотный выходной сигнал, а также инвариантность метода относительно электрических свойств и агрегатного состояния движущейся среды.
Преобразование дифференциальных уравнений по Лапласу дает возможность ввести удобное понятие передаточной функции, характеризующей динамические свойства системы.
Передаточной функцией называется отношение изображения выходного воздействия Y(р) к изображению входного X(р) при нулевых начальных условиях.
Передаточная функция является дробно-рациональной функцией комплексной переменной:
где:
Передаточная функция имеет порядок, который определяется порядком полинома знаменателя (n).
Из формулы (2.6) следует, что изображение выходного сигнала можно найти как
Так как передаточная функция системы полностью определяет ее динамические свойства, то первоначальная задачарасчета САР сводится к определению ее передаточной функции. При расчете настроек регуляторов широко используются достаточно простые динамические модели промышленных обьектов управления.
В частности, использование моделейинерционных звеньев первого или второго порядка с запаздыванием для расчета настроек регуляторов обеспечивает в большинстве случаев качественную работу реальной системы управления. В зависимости от вида переходной характеристики(кривой разгона) задаются чаще всего одним из трех видов передаточной функции обьекта управления:
где: К - коэффициент усиления,
Т - постоянная времени,
- запаздывание, которые должны быть определены в окрестности номинального режима работы обьекта.
Производственная мощность предприятия – максимально возможный годовой (суточный, сменный) выпуск продукции (или объем переработки сырья) в номенклатуре и ассортименте при условии наиболее полного использования оборудования и производственных площадей, применения прогрессивной технологии и организации производства.
Для измерения производственной мощности используются натуральные и условно-натуральные измерители (тонны, штуки, метры, тысячи условных банок и т.д.).
Различают три вида мощности:
- проектную (предусмотренную проектом строительства или реконструкции);
- текущую (фактически достигнутую);
- резервную (для покрытия пиковых нагрузок).
При определении текущей мощности исчисляют входную (на начало года), выходную (на конец года) и среднегодовую мощность предприятия.
Среднегодовая мощность предприятия исчисляется по формуле:
где Мн.ч. - мощность на начало года;
Мввод. - мощность, вводимая в течение года;
Мвыб. - выбываемая мощность;
n1, n2 - количество месяцев с момента ввода или выбытия мощности, оставшихся до конца года.
Величина мощности зависит от многих факторов: количества установленного оборудования, технической нормы производительности ведущего оборудования, возможного фонда времени работы оборудования и использования производственных площадей на протяжении года, номенклатуры, ассортимента и качества изготавливаемой продукции, нормативов продолжительности производственного цикла и трудоемкости изготовляемой продукции (выполняемых услуг) и т.д.
Производственная мощность предприятия определяется по мощности ведущих производственных цехов, участков или агрегатов, т.е. по мощности ведущих производств.
В общем виде производственная мощность ведущего цеха может быть определена по формуле:
Т * а * m , где a - производительность оборудования в час;
T - годовой фонд рабочего времени оборудования, час.;
m - среднегодовое количество оборудования.
Увеличение производственной мощности возможно за счет:
1) ввода в действие новых и расширения действующих цехов;2) реконструкции;3) технического перевооружения производства;4) организационно-технических мероприятий, из них:- увеличение часов работы оборудования;- изменение номенклатуры продукции или уменьшение трудоемкости;- использование технологического оборудования на условиях лизинга с возвратом в сроки, установленные лизинговым соглашением.
Выбытие мощности происходит по следующим причинам: износ оборудования; уменьшение часов работы оборудования; изменение номенклатуры или увеличение трудоемкости продукции.
Производственная мощность предприятия – максимально возможный годовой (суточный, сменный) выпуск продукции (или объем переработки сырья) в номенклатуре и ассортименте при условии наиболее полного использования оборудования и производственных площадей, применения прогрессивной технологии и организации производства.
Факторы, влияющие на изменение производственной мощности:
Аппараты химических производств делятся по их значимости в выпуске продукции на следующие группы:
Производственная мощность определяется по мощности ведущих цехов, агрегатов или участков.
Под ведущими цехами, участками или агрегатами понимаются те из них, где выполняются основные технологические операции по изготовлению готовой (основной) продукции.
Пути улучшения использования производственной мощности
Интенсификация технологических процессов на действующем оборудовании
По способу углубления переработки НПЗ классифицируют на четыре типа:
1 Расчет производственной мощности в непрерывных производствах
Производственная мощность — это максимально возможная годовая выработка продукции в натуральном выражении при полном использовании оборудования во времени и по производительности.
М=ПЕ(tкал – tн.пр),
где П — производительность оборудования в единицу времени; tкал — календарный фонд рабочего времени установки; tн.пр — время нормативных простоев. Е — число единиц однотипного оборудования (установок).
Виды производственной мощности:
Мк = Мн + ΔМ,
где ΔМ — прирост мощности в течение года.
Мсг = Мн + (ΔМ ∙ t)/12,
где t — время действия введенных мощностей.
Мсг = Мн + (Мввод∙tд)/12 - (Мвыб∙tб)/12,
где Мввод, - вводимые новые мощности; Мвыб - выводимые мощности;
tд, tб, – соответственно число месяцев действия, бездействия мощностей; 12 – число месяцев.
2 Расчет производственной мощности в периодических производствах
Мощность аппаратов (агрегатов, станков) периодического действия зависит от
- числа оборотов, или циклов, по данной фазе производства,
- количества сырья, потребляемого за один оборот или цикл,
- выхода готовой продукции из единицы сырья.
Мощность оборудования периодического действия
М = Е∙С∙В∙(tкал - tнорм)/Тц ,
Где С – объём сырья, загружаемый в аппарат в течение одного цикла; В – выход продукции из сырья; Тц – продолжительность цикла.
Мощность станочного оборудования (для 1-го станка):
М = Тэф / tшт ,
Где Тэф – время эффективное. tшт – штучное время на выполнение одной операции или одного изделия.
Тэф = Ткал – Твых – Тпраз – Тнорм ,
Где Ткал – время календарное; Твых – выходные дни; Тпраз – праздничные дни; Тнорм – нормативные простои.
Мощность группы станков:
М = Тэф∙n∙Ксм∙Квыр / tшт ,
Где n – число станков; Ксм – коэффициент сменности; Квыр. – коэффициент выработки.
Мощность сборочного производства:
М = (S∙Кs∙Тэф∙Ксм∙Квыр) / (s∙tц),
Где S – площадь сборочного цеха; Кs – коэффициент использования производственной площади (т.е. за вычетом вспомогательной площади); s – площадь одного изделия при сборке; Тэф – эффективное время работы; tц – продолжительность цикла.
3 Анализ использования производственной мощности
1 Определяется общее отклонение в выпуске продукции от запланированной мощности
ΔQ = Qфакт – М,
Где Qфакт – фактическая мощность; М – мощность по плану.
2 Определяется отклонение в выпуске продукции за счет изменения времени работы:
ΔQt = (tфакт – tнорм) * Пнорм,
Где Tфакт – время фактически отработанное; П – производительность по плану; Tнорм – нормативное (плановое) время.
3 Отклонение в выпуске продукции за счет изменения производительности:
ΔQп = (Пфакт – Пнорм) * tфакт,
Где Пфакт – фактическая производительность; Пнорм – производительность по плану.
4 Общее отклонение в выпуске продукции
ΔQ = ΔQt + ΔQп ,
Где ΔQt - отклонение в выпуске продукции за счет изменения времени работы; ΔQп - Отклонение в выпуске продукции за счет изменения производительности.
5 Выполняется анализ работы оборудования
6 Определяется резерв в выпуске продукции
а) определяется дополнительное количество продукции, за счет ликвидации простоев:
ΔQt = Δt * Пнорм, Где Δt – внеплановые простои.
б) определяется дополнительное количество продукции, за счет увеличения производительности:
ΔQп = ΔП * tфакт, Где ΔП – резервы производительности.
в) определяется общий резерв в выпуске продукции
ΔQ = ΔQt + ΔQп
7 Определяются коэффициенты использования мощности:
а) Коэффициент использования мощности по времени (коэффициент экстенсивности нагрузки):
Кэ = tфакт / tплан,
б) Коэффициент использования мощности по производительности (коэффициент интенсивной нагрузки):
Ки = Пфакт / Пплан,
в) Коэффициент общего использования (коэффициент интегральной нагрузки):
Кi = Qфакт / М = Кэ∙ Ки
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 29
Хроматография — динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент).
Хроматограф — прибор для разделения смеси веществ методом хроматографии.
Обычно хроматографы делят на две большие группы — газовые и жидкостные, по типу используемого элюента. В газовых хроматографах элюентом (газом-носителем) выступает газ (как правило, инертный, в основном используются водород, гелий, азот и аргон), в жидкостной хроматографии носителем является жидкость (как правило, органические растворители, вода и водные растворы используются в особых видах хроматографии, например, в гель-фильтрующей).
Потенциометрический метод анализа жидкости - это метод качественного и количественного анализа, основанный на измерении потенциалов, возникающих между испытуемым раствором и погруженным в него электродом. Данный метод рекомендуется для проведения анализов окрашенных растворов или малых концентраций веществ, для количественного анализа некоторых препаратов. Используя потенциометрическое титрование, можно более объективно устанавливать точку эквивалентности, поэтому метод находит широкое практическое применение, особенно в заводских лабораториях и экспресс-анализе.
Действие pH-метра основано на измерении величины ЭДС электродной системы, показатели которой пропорциональны активности ионов водорода в растворе - pH (его водородному показателю). Измерительная схема по сути своей представляет собой не более чем получение и использование показаний вольтметра, преобразованных в иные эквивалентные - в данном случае, выраженные в единицах pH.
Главной особенностью потенциометрического титрования есть использование различных видов электродов от выбора которых напрямую зависит точность проведенных исследований. Поэтому при проведении титрования надо учитывать некоторые особенности электродов:
- Если есть возможность выбора – предпочтение следует отдавать электродам с наименьшим электрическим сопротивлением, т.к. это позволит снизить электростатические наводки и сделать измерения более точными, быстрыми и комфортными;
- При анализе щелочных растворов с высоким содержанием ионов натрия следует применять высокоомные электроды;
- Для анализа растворов имеющих повышенную температуру (>50°С) предпочтительны высокоомные электроды, т.к. в этих условиях их сопротивление значительно снижается, и они приобретают все положительные свойства низкоомных электродов, но при этом имеют более широкий диапазон измерений и больший ресурс работы.
ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗ, качеств. обнаружение и количеств. определение компонентов газовых смесей, как при помощи газоанализаторов, так и по лаб. методикам. Как правило, методы газового анализа основаны на измерении физ. параметров (св-в) среды (электрич. проводимости, магн. восприимчивости, теплопроводности, оптич. плотности, коэф. рассеяния и др.), значения которых зависят от концентраций определяемых компонентов.
Виды газоанализаторов определяются различными параметрами. Так, к примеру, по исполнению среди этих устройств можно выделить стационарные, полустационарные (или переносные) и мобильные (или портативные). Стационарный вид газоанализаторов предназначается для контроля в оперативном и непрерывном режиме за концентрациями при технологических определениях, за выбросами в энергетике, нефтехимии, металлургии, цементной промышленности. Их основное достоинство – гибкость и универсальность приборов.
Полустационарные устройства отличаются меньшими габаритами, количество определяемых газов у них также зависит от набора датчиков. Портативные приборы востребованы при:
- контроле и анализе дымовых газов, - определении высоких концентраций, - экологическом контроле, - мониторинге процессов горения и т.д.
Характеристическое уравнение
1) Х. у. матрицы — алгебраическое уравнение вида
определитель, стоящий в левой части Х.у., получается из определителя матрицы А = ||aik||1n вычитанием величины λ из диагональных элементов. Этот определитель представляет собой многочлен относительно Х — характеристический многочлен. В раскрытом виде Х. у. записывается так:
где S1 = a11 + a22 +... ann — т. н. след матрицы, S2 — сумма всех главных миноров 2-го порядка, т. е. миноров вида i < k и т.д., а Sn — определитель матрицы А.
Корни Х. у. λ1, λ2,..., λn называются собственными значениями матрицы А. У действительной симметричной матрицы, а также у эрмитовой матрицы все λk действительны, у действительной кососимметричной матрицы все λk чисто мнимые числа; в случае действительной ортогональной матрицы, а также унитарной матрицы все |λk| = 1.
2) Х. у. линейного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами
a0λy (n) + a1y (n-1) +... + an-1y' + any = 0
— алгебраическое уравнение, которое получается из данного дифференциального уравнения после замены функции у и её производных соответствующими степенями величины λ, т. е. уравнение
a0λn + a1λn-1 +... + an-1 y' + any = 0.
К этому уравнению приходят при отыскании частного решения вида у = сеλх для данного дифференциального уравнения. Для системы линейных дифференциальных уравнений
Х. у. записывается при помощи определителя
Х. у. матрицы A =
Основные технико-экономические показатели.
Хозяйственная деятельность предприятия характеризуется определенной системой технико –экономических показателей.
В состав основных технико –экономических показателей входят:
Фондоотдача
Показатели, отражающие потребность в сырье, материалах, оборудовании и единовременных затратах
Стоимость основных фондов
Прибыль
Уровень производительности труда
Уровень рентабельности производства
Удельные капитальные вложения (инвестиции)
Условно-годовая экономия
Общий фонд заработной платы, численность рабочих
Производственная мощность
Все технико – экономические показатели тесно взаимосвязаны между собой, а каждый из них характеризует определенную сторону деятельности предприятия или отдельного подразделения.
Расчет основных технико-экономических показателей
Для установления эффективности проведения реконструкции рассчитываются его технико-экономические показатели, проводится их комплексный.
Все показатели должны быть рассчитаны в двух вариантах – до и после реконструкции.
Фондоотдача – характеризует количество выпущенной продукции, приходящейся на 1 рубль стоимости основных фондов
(21)
где Q – объем производства, т;
Ф – среднегодовая стоимость основных производственных фондов, тыс.руб.;
Ц – цена за 1 т продукта, руб.
Если готовая продукция реализуется на сторону то она оценивается по фактической цене реализации (или Ц = 1,25∙С), если готовая продукция отправляется на дальнейшую переработку в другие цеха, то она оценивается по внутризаводским ценам (или Ц = 1,05∙С).
Стоимость основных фондов до реконструкции (Ф1) принимается по фактическим данным, а после реконструкции (Ф2) определяется
Ф2 = Ф1 + ∆К.
Фондоёмкость – характеризует стоимость основных фондов, которые участвуют в выпуске единицы продукции:
Фе = Ф / Q .
Фондовооружённость – это стоимость основных фондов, приходящаяся на 1 работника:
Фв = Ф / ч, Где ч – численность рабочих.
Прибыль (П) определяется:
П = (Ц – С) Q,где С – себестоимость единицы продукции, руб.
Уровень производительности труда (t):
где Ч – численность работников, чел.
Уровень рентабельности производства (Р) показывает сумму прибыли, получаемую с каждого рубля затрат, вложенных в имущество предприятия:
где П – сумма прибыли, тыс.руб.;
О – средний остаток нормируемых оборотных средств (принимается в размере 6% от стоимости основных фондов), тыс.руб.
Уровень рентабельности продукции (Р) показывает сумму прибыли, получаемую с каждого рубля затрат, вложенных в производство данной продукции:
где С – себестоимость единицы продукции, руб.
Удельные капитальные вложения – это капитальные затраты, приходящиеся на единицу выпускаемой продукции:
где Ф – среднегодовая стоимость основных производственных фондов, руб.;
Q – объем производства, т. Условно-годовая экономия – показывает сумму экономии денежных средств, которая будет получена после проведения реконструкции:
Эуг = (С1 – С2)Q2,
Где С1; С2 – соответственно себестоимость единицы продукции до и после реконструкции;
Q2 – объем производства после реконструкции.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 30
При алфавитном подходе к подсчёту количества информации необходимо подсчитать количество символов, содержащихся в текстовом сообщении (включая цифры, пробелы, знаки препинания и пунктуации). Один символ текстового сообщения будет соответствовать определённому количеству байт, принятому в данной кодировке. В русскоязычном тексте один символ, как правило, кодируется одним байтом. Поэтому количество информации в тексте будет соответствовать количеству подсчитанных символов.
В теории информации понятие количества информации связано со степенью новизны сведений об объекте, которая, в свою очередь, является следствием их неопределенности.
Однако, если сообщение указывает на один из N равновероятных вариантов, то количество информации, которое содержится в нём, можно вычислить по формуле Хартли: где N - количество равновероятных вариантов в каком-либо событии.
Кроме того, в этом случае, для того чтобы определить количество информации, содержащейся в каком-либо сообщении, достаточно задать минимальное количество элементарных вопросов, для того чтобы выведать эту информацию. Ответ, на задаваемый вопрос, «да», или «нет» будет являться 1 битом информации.
При расчёте количества информации очень важно понимать различие, которое связано с количеством хранимой или переданной информации, представленной в двоичных единицах, и количеством информации, заключенным в данном сообщении. Действительно, при расчётах по формуле Хартли ответ может получиться дробным и не учитывается возможность того, что варианты исходов какого-либо события могут иметь разную вероятность. Так при подбрасывании монеты существует вероятность, хотя и незначительная, что монета может встать на ребро.
Ответы на поставленные вопросы даёт вероятностный подход к расчёту количества информации, содержащейся в заданном сообщении, который основан на понятии энтропии в смысле К. Шеннона.
Энтропия дискретной случайной величины (мера неопределённости) - это минимум среднего количества бит, которое нужно передать по каналу связи о текущем состоянии данной дискретной случайной величины. Рассчитывается по формуле:
где pi - вероятность события.
При вероятностном подходе для расчёта количества информации используются следующие формулы.
Для одной дискретной случайной величины X, заданной законом распределения pi:
Для дискретных случайных величин X и Y, заданных законами распределения pi, qj и их совместным распределением pij, количество информации содержащейся в X относительно Y равно:
Данная формула учитывает то обстоятельство, что в каком-либо сообщении некоторые символы или слова могут иметь разную вероятность их появления, зависящую от предыдущего символа или слова. Например, в некотором предложении после слова «передовик», вероятнее всего, последует слово «производства».
Устойчивость является одним из необходимых условий, обеспечивающих нормальное функционирование автоматических систем. Поэтому чрезвычайно важно выяснить те условия, которые обеспечивают принципиальную работоспособность системы, ее устойчивость.
Признаком устойчивости САУ является существование установившегося состояния. Если отклонение выходной координаты от заданного значения (т. е. ошибка управления) не стремится к постоянной величине или к нулю, а возрастает или испытывает колебания, то САУ неустойчива. Причинами неустойчивости могут быть инерционность элементов и большой коэффициент передачи разомкнутой системы, так как многократно усиленное рассогласование, возвращающееся по цепи обратной связи на вход системы, не успевает из-за запаздывания в инерционных элементах отрабатываться.
Не останавливаясь на теоремах, доказанных Ляпуновым, рассмотрим, как можно оценить устойчивость линейных систем, описываемых дифференциальным уравнением вида
|
. |
(5.1) |
Решение этого уравнения содержит две составляющие, одна из которых, (свободная или переходная составляющая), определяется решением однородного дифференциального уравнения:
|
(5.2) |
при начальных условиях: ; ; ; ... .
В линейных системах, для которых справедлив принцип суперпозиции, не зависит от воздействий, а определяется только параметрами системы. В соответствии с определением устойчивости по Ляпунову, САУ асимптотически устойчива, если с течением времени при свободная (переходная) составляющая решения линейного дифференциального уравнения будет стремиться к нулю. На рис. 5.1, а показаны , соответствующие устойчивым, а на рис. 5.1, б – неустойчивым системам.
Поведение свободной составляющей определяется решением однородного дифференциального уравнения
|
, |
(5.3) |
где – постоянные интегрирования, зависящие от начальных условий;
– корни характеристического уравнения .
|
|
Для оценки условий устойчивости необходимо выяснить, когда выражение (5.3) будет стремиться к нулю. Так как система линейная, на значение свободной составляющей влияют только корни характеристического уравнения, которые зависят от структуры и параметров системы. Эти параметры – вещественные числа. Следовательно, вещественными являются и коэффициенты характеристического уравнения, определяемые параметрами системы и их комбинациями, а это означает, что корни уравнения могут быть либо только вещественными, либо комплексно-сопряженными:
|
, , . |
(5.4) |
Если вещественных корней , а комплексно-сопряженных , то свободная составляющая может быть записана в следующем виде:
|
, |
(5.5) |
откуда следует, что при тогда и только тогда, когда все и отрицательны.
На комплексной плоскости корней корни с отрицательными вещественными частями располагаются на левой полуплоскости и называются левыми, а корни, расположенные в правой полуплоскости, называются правыми.
Необходимое и достаточное условие устойчивости линейной системы может быть сформулировано так: линейная система устойчива, если все корни ее характеристического уравнения являются левыми.
Так как при расположении корней слева от мнимой оси система устойчива, а справа неустойчива, то мнимую ось называют границей устойчивости. Если хотя бы один корень расположен на этой оси, то систему нельзя считать работоспособной, потому что малейшие изменения параметров могут привести к потере устойчивости.
Для оценки устойчивости системы практически не требуется находить корней ее характеристического уравнения в связи с тем, что разработаны косвенные признаки, по которым можно судить о знаках действительных частей этих корней и тем самым об устойчивости системы, не решая самого характеристического уравнения. Эти косвенные признаки называются критериями устойчивости.
3. Дисконтированные доходы и дисконтированные затраты.
Выбор инвестиционного проекта неизбежно связан с риском.
Уровень риска проекта должен учитываться в ставке дисконтирования: ставка определяется с учетом надбавки за риск. В экономическом и финансовом анализе используют специальную технику для измерения текущей и будущей стоимости. Этот технический прием называется дисконтированием.Приведение будущей стоимости (затрат и доходов) к современной величине называется дисконтирование.
ДИСКОНТИРОВАНИЕ ДОХОДОВ И ЗАТРАТ — приведение будущих доходов и затрат к нынешнему периоду, установление сегодняшнего эквивалента суммы, выплачиваемой в будущем. Современная стоимость будущей суммы определяется с помощью дисконтирующего множителя, зависящего от нормы банковского процента и срока, периода дисконтирования.
Чистый дисконтированный доход – это накопленный дисконтированный эффект за период времени. Для признания проекта эффективным необходимо, чтобы ЧДД > 0.
,где Кi – коэффициент дисконтирования
,где r – ставка дисконта; t – число лет, отделяющих год вложения от года приведения.
ДП = ЧП + А – К.
где ЧП – чистая прибыль; А – амортизация; К – капитальные затраты.
Амортизация - процесс перенесения по частям стоимости основных средств и нематериальных активов по мере их физического или морального износа на стоимость производимой продукции (работ, услуг).
Амортизационные отчисления — отчисления части стоимости основных фондов для возмещения их износа. Амортизационные отчисления включаются в издержки производства или обращения. Производятся коммерческими организациями на основе установленных норм и балансовой стоимости основных фондов, на которые начисляется амортизация.
Амортизационные отчисления производятся по определённым нормам относительно балансовой стоимости объекта основных фондов. Чтобы найти амортизационный период, надо 100 делить на норму амортизации.Норма амортизации — это установленный годовой процент возмещения стоимости изношенной части основных средств.
Амортизационные отчисления после реконструкции определяются по формуле
,где А1 – амортизационные отчисления до реконструкции;
ΔК – капитальные вложения в реконструкцию; Nа – норма амортизации.
Как видно из формулы рост амортизации после реконструкции А2 происходит из-за капитальных вложений в реконструкцию.
Норма амортизации показывает, за сколько лет стоимость основного капитала должна быть полностью возмещена. Норма амортизации определяется с учетом таких факторов как:
- экономически целесообразных сроков службы средств труда;
- сравнительной эффективности затрат на капитальный ремонт, модернизацию и замену машин и оборудования;
- фактического возраста основного капитала, находящегося в эксплуатации;
стоимостного износа средств труда.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 31
Классификация систем по структуре. Для описания системы создается ее модель.
Модель — это отражение структуры системы, ее элементов и взаимосвязей направленное на отображение определенной группы свойств. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.
Формы представления структур. Структурные представления являются средством исследования систем. Одну и ту же систему можно представить различными структурами, необходимый выбор которых обусловлен содержанием исследований, проводимых на данном этапе. Принятый способ описания структур — графическое изображение. В таком графе элементы, компоненты, подсистемы и прочие объекты системы отображаются в виде вершин графа, связи между объектами представляют в виде дуг. Рассмотрим основные способы представления структур. Сетевые структуры представляют отображение взаимосвязи объектов между собой. Их применяют для представления организационных структур, для изображения структурных схем систем, для представления информационного обеспечения и т. д. С помощью сетевых структур отображаются пространственные взаимосвязи между элементами, как правило, одного иерархического уровня. Различают следующие виды сетевых структур. Линейные структуры со строго упорядоченным взаимоотношением элементов «один к одному». Древовидная структура представляет собой объединение многих линейных подструктур. Кольцевая структура (циклическая) имеет замкнутые контуры в соответствующих графах. С помощью циклических структур изображаются схемы циркуляции информации в системах.Обобщенная сетевая структура характеризуется многочисленными межэлементными связями. Наибольшее распространение имеют древовидные иерархические структуры, с помощью которых представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов. Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Применяются, прежде всего, для описания подчиненности элементов в структурах управления. Термин иерархия означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности лиц высшим. В настоящее время концепция нарастания мощности иерархии распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов. В иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и между компонентами в пределах уровня, в принципе, могут быть любые взаимоотношения. Кроме того существуют матричные структуры, которые используются для отображения многомерного представления сложных систем, как эквивалент табличной формы. Разновидность матричного представления используется в толковых словарях и в информационно-поисковых языках дескрипторного типа. Графы.В математической теории графов и информатике граф — это совокупность непустого множества вершин и множества пар вершин (связей между вершинами).
Объекты представляются как вершины, или узлы графа, а связи — как дуги, или рёбра. Для разных областей применения виды графов могут различаться направленностью, ограничениями на количество связей и дополнительными данными о вершинах или рёбрах.
Граф, или неориентированный граф G — это упорядоченная пара G:=(V,E), для которой выполнены следующие условия: V - это непустое множество вершин, или узлов, E - это множество пар (в случае неориентированного графа — неупорядоченных) вершин, называемых рёбрами.Ориентированный граф (сокращённо орграф) G — это упорядоченная пара G:=(V,A) , для которой выполнены следующие условия:
V - это непустое множество вершин или узлов, A - это множество (упорядоченных) пар различных вершин, называемых дугами илиориенти-рованными рёбрами. Смешанный граф Смешанный граф - это граф, в котором некоторые рёбра могут быть ориентированными, а некоторые — неориентированными. Записывается упорядоченной тройкой G:=(V,E,A), где V, E и A определены так же, как выше.
Под устойчивостью системы понимается способность ее возвращаться к состоянию установившегося равновесия после снятия возмущения, нарушившего это равновесие. Неустойчивая система непрерывно удаляется от равновесного состояния или совершает вокруг него колебания с возрастающей амплитудой.
Устойчивость линейной системы определяется не характером возмущения, а структурой самой системы.
Говорят, что система устойчива "в малом", если определен факт наличия устойчивости, но не определены ее границы. Система устойчива "в большом", когда определены границы устойчивости и то, что реальные отклонения не выходят за эти границы.
В соответствии с классическим методом решение дифференциального уравнения ищется в виде: y(t) = yвын(t) + yсв(t).
Здесь yсв(t) - общее решение однородного дифференциального уравнения, то есть уравнения с нулевой правой частью: aoy(n) + a1y(n-1) + ... + a(n-1)y’ + a(n)y = 0.
Физически это означает, что все внешние воздействия сняты и система абсолютно свободна, ее движения определяются лишь собственной структурой. Поэтому решение данного уравнения называется свободной составляющей общего решения. yвын(t) - частное решение неоднородного дифференциального уравнения, под которым понимается уравнение с ненулевой правой частью. Физически это означает, что к системе приложено внешнее воздействие u(t). Поэтому вторая составляющая общего решения называется вынужденный. Она определяет вынужденный установившийся режим работы системы после окончания переходного процесса.
Каждая составляющая общего решения уравнения динамики ищется отдельно. Вынужденная составляющая ищется на основе решения уравнения статики для данной системы для времени t . Свободная составляющая представляет собой сумму из n отдельных составляющих:
где pi корни характеристического уравнения D(p) = a0pn + a1pn-1 + a2pn-2 + ... + an = 0. Корни могут быть либо вещественными pi = ai, либо попарно комплексно сопряженными pi = ai ± ji. Постоянные интегрирования Аi определяются исходя из начальных и конечных условий, подставляя в общее решение значения u, y и их производные в моменты времени t = 0 и t .
Каждому отрицательному вещественному корню соответствует экспоненциально затухающая во времени составляющая yсв(t)i, каждому положительному - экспоненциально расходящаяся, каждому нулевому корню соответствует yсв(t)i = const (рис.63). Пара комплексно сопряженных корней с отрицательной вещественной частью определяет затухающие колебания с частотой i, при положительной вещественной части - расходящиеся колебания, при нулевой - незатухающие (рис.64).
Так как после снятия возмущения yвын(t) = 0, то устойчивость системы определяется только характером свободной составляющей yсв(t). zПоэтому условие устойчивости систем по Ляпунову формулируется так: в устойчивой системе свободная составляющая решения уравнения динамики, записанному в отклонениях, должна стремиться к нулю, то есть затухать.
Исходя из расположения на комплексной плоскости корни с отрицательными вещественными частями называются левыми, с положительными - правыми (рис.65).
Поэтому условие устойчивости линейной САУ можно сформулировать следующим образом: для того, чтобы система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все корни ее характеристического уравнения были левыми. Если хотя бы один корень правый, то система неустойчива. Если один из корней равен нулю (в системах, где an = 0), а остальные левые, то система находится на границе апериодической устойчивости. Если равны нулю вещественные части одной или нескольких пар комплексно сопряженных корней, то система находится на границе колебательной устойчивости.
Правила, позволяющие судить о знаках корней характеристического уравнения без его решения, называются критериями устойчивости. Их можно разделить на алгебраические (основаны на составлении по данному характеристическому уравнению по определенным правилам алгебраических выражений, по которым можно судить об устойчивости САУ) и частотные (основаны на исследовании частотных характеристик).
3. Внутренняя норма доходности проекта.
Внутренняя норма доходности - характеризует рентабельность проекта (доходность), а также показывает ставку, при которой чистый дисконтированный доход проекта равен нулю:
ВНД = r, при ЧДД = 0.
Внутренняя норма доходности показывает верхнюю границу допустимого уровня банковского процента, превышение которого делает проект убыточным.
,
где r1 – значение выбранной ставки дисконтирования, при котором NVP1 > 0;
r2 – значение выбранной ставки дисконтирования, при котором NVP2 < 0.
Для дальнейшего анализа отбираются те инвестиционные проекты, которые имеют IRR не ниже некоторого порогового значения. За величину порогового значения, как правило, принимается ставка банковского процента (13 - 15%) или ставка рефинансирования ЦБ.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 32
Модель – это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.
Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.
Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.
Примеры моделей процессов:
Классификация моделей
Объектов моделирования огромное количество. И для того, чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо все это классифицировать, то есть каким-либо образом упорядочить и систематизировать.
При классификации объектов по “родственным” группам необходимо правильно выделить некий единый признак (параметр, а затем объединить те объекты, у которых он совпадает).
Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму. Например, мелодия, родившаяся в голове композитора, будет представлена в виде нот на бумаге.
Для создания моделей используется огромный спектр инструментов. Если модель имеет материальную природу. То для ее создания используются традиционные инструменты: фотоаппарат, кисть художника, карандаш, и.т.д., и, наконец самый совершенный в наши дни инструмент - компьютер.
Признаки классификаций моделей:
1) Классификация моделей по области использования:
2) Классификация моделей по фактору времени:
3) Классификация моделей по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека: Математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и т.д.
4) Классификация моделей по форме представления:
Типы информационных моделей:
Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)
Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня
Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру.
Необходимое условие устойчивости
Характеристическое уравнение системы с помощью теоремы Виета может быть записано в виде
D(p) = aopn + a1pn-1 + a2pn-2 + ... + an = ao(p-p1)(p-p2)...(p-pn) = 0,
где p1, p2, ..., pn - корни этого уравнения. Если система устойчива, значит все корни левые, то есть вещественные части всех корней
отрицательны, что можно записать как ai = -|ai| < 0. Подставим их в уравнение:
a0(p + |a1|)(p + |a2| - j2)(p + |a2| + j2)... = 0.
Перемножая комплексно сопряженные выражения, получим:
a0(p + |a1|)((p + |a2|)2 + (2)2)... = 0.
После раскрытия скобок должно получиться выражение
a0pn + a1pn-1 + a2pn-2 + ... + an = 0.
Так как в скобках нет ни одного отрицательного числа, то ни один из коэффициентов a0,a1,...,an не будет отрицательным. Поэтому необходимым условием устойчивости САУ является положительность всех коэффициентов характеристического уравнения: a0 > 0, a1 > 0, ... , an > 0. В дальнейшем будем рассматривать только уравнения, где a0 > 0. В противном случае уравнение домножается на -1.
Рассмотренное условие является необходиным, но не достаточным условием. Необходимые и достаточные условия дают алгебраические критерии Рауса и Гурвица.
Критерий Рауса Раус предложил критерий устойчивости САУ в виде алгоритма, по которому заполняется специальная таблица с использованием коэффициентов характеристического уравнения:
1) в первой строке записываются коэффициенты уравнения с четными индексами в порядке их возрастания;
2) во второй строке - с нечетными;
3) остальные элементы таблицы определяется по формуле: ck,i = ck+ 1,i - 2 - rick + 1,i - 1, где ri = c1,i - 2/c1,i - 1, i 3 - номер строки, k - номер столбца.
4) Число строк таблицы Рауса на единицу больше порядка характеристического уравнения.
|
Ri |
i\k |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
- |
1 |
c11 = a0 |
c21 = a2 |
c31 = a4 |
... |
|
- |
2 |
c12 = a1 |
c22 = a3 |
c32 = a5 |
... |
|
r3 = c11/cc12 |
3 |
c13 = c21-r3c22 |
c23 = c31-r3c32 |
c33 = c41-r3c42 |
... |
|
r3 = c11/c12 |
4 |
c14 = c22-r3c23 |
c24 = c32-r4c33 |
c34 = c42-r4c43 |
... |
|
... |
... |
... |
... |
... |
... |
Критерий Рауса: для того, чтобы САУ была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы коэффициенты первого столбца таблицы Рауса c11, c12, c13,... были положительными. Если это не выполняется, то система неустойчива, а количество правых корней равно числу перемен знака в первом столбце.
Достоинство - критерий прост в использовании независимо от порядка характеристи-ческого уравнения. Он удобен для использования на ЭВМ. Его недостаток - малая наглядность, трудно судить о степени устойчивости системы, на сколько далеко отстоит она от границы устойчивости.
Критерий Гурвица
Гурвиц предложил другой критерий устойчивости. Из коэффициентов характеристического уравнения строится определитель Гурвица по алгоритму:
1) по главной диагонали слева направо выставляются все коэффициенты характеристического уравнения от a1 до an;
2) от каждого элемента диагонали вверх и вниз достраиваются столбцы определителя так, чтобы индексы убывали сверху вниз;
3) на место коэффициентов с индексами меньше нуля или больше n ставятся нули.
Критерий Гурвица: для того, чтобы САУ была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все n диагональных миноров определителя Гурвица были положительны. Эти миноры называются определителями Гурвица.
Рассмотрим примеры применения критерия Гурвица:
1) n = 1 => уравнение динамики: a0p + a1 = 0. Определитель Гурвица: = 1 = a1 > 0 при a0 > 0, то есть условиие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0;
2) n = 2 => уравнение динамики: a0p2 + a1p + a2 = 0. Определители Гурвица: 1 = a1 > 0, D2 = a1a2 - a0a3 = a1a2 > 0, так как a3 = 0, то есть условие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0;
3) n = 3 => уравнение динамики: a0p3 + a1p2 + a2p + a3 = 0. Определители Гурвица: 1 = a1 > 0, 2 = a1a2 - a0a3 > 0, 3 = a32 > 0, условие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0, a3 > 0, a1a2 - a0a3 > 0;
Таким образом при n 2 положительность коэффициентов характеристического уравнения является необходимым и достаточным условием устойчивости САУ. При n > 2 появляются дополнительные условия.
Критерий Гурвица применяют при n 4. При больших порядках возрастает число определителей и процесс становится трудоемким. Имеется ряд модификаций данного критерия, расширяющие его возможности.
Недостаток критерия Гурвица - малая наглядность. Достоинство - удобен для реализации на ЭВМ. Его часто используют для определения влияния одного из параметров САУ на ее устойчивость. Так равенство нулю главного определителя n = ann-1 = 0 говорит о том, что система находится на границе устойчивости. При этом либо an = 0 - при выполнении остальных условий система находится на границе апериодической устойчивости, либо предпоследний минор n-1 = 0 - при положительности всех остальных миноров система находится на границе колебательной устойчивости. Параметры САУ определяют значения коэффициентов уравнения динамики, следовательно изменение любого параметра Ki влияет на значение определителя n-1. Исследуя это влияние можно найти, при каком значении Ki определитель n-1 станет равен нулю, а потом - отрицательным (рис.67).
Это и будет предельное значение исследуемого параметра, после которого система становится неустойчивой.
3. Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 10.07.2012) "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".
Предмет регулирования и цель настоящего Федерального закона
1. Настоящий Федеральный закон регулирует отношения по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.
2. Целью настоящего Федерального закона является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Законодательство об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности
Законодательство об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности состоит из настоящего Федерального закона, других федеральных законов, принимаемых в соответствии с ними иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также законов и иных нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации, муниципальных правовых актов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Принципы правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффектив ности
Правовое регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности основывается на следующих принципах:
1) эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов;
2) поддержка и стимулирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
3) системность и комплексность проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности;
4) планирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
5) использование энергетических ресурсов с учетом ресурсных, производственно-технологических, экологических и социальных условий.
Сфера действия настоящего Федерального закона
1. Действие настоящего Федерального закона распространяется на деятельность, связанную с использованием энергетических ресурсов.
2. Положения настоящего Федерального закона, установленные в отношении энергетических ресурсов, применяются и в отношении воды, подаваемой, передаваемой, потребляемой с использованием систем централизованного водоснабжения.
3. Положения настоящего Федерального закона, установленные в отношении организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности, применяются к осуществляемым этими организациями регулируемым видам деятельности.
4. Настоящий Федеральный закон применяется к отношениям в области обороны страны и безопасности государства, оборонного производства, ядерной энергетики, производства расщепляющихся материалов с учетом положений законодательства Российской Федерации в области обороны, законодательства Российской Федерации в области использования атомной энергии.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 33
Многокритериальная оптимизация-метод решения задач, которые состоят в поиске лучшего (оптимального) решения, удовлетворяющего нескольким не сводимым друг к другу критериям.
Способы решения многокритериальных задач:
а) оптимизация одного критерия (почему-либо признанного наиболее важным); остальные при этом играют роль дополнительных ограничений;
б) упорядочение заданного множества критериев и последовательная оптимизация по каждому из них
в) сведение многих критериев к одному путем введения априорных (экспертных) весовых коэффициентов для каждого из критериев (более важный критерий получает более высокий вес).
Оптимальность по Парето — такое состояние системы, при котором значение каждого частного показателя, характеризующего систему, не может быть улучшено без ухудшения других.
Множество состояний системы, оптимальных по Парето, называют «множеством Парето»
Множество Парето - множество допустимых альтернатив в задаче многокритериальной
(векторной) оптимизации, для которых не существует другой допустимой альтернативы, имеющей по всем критериям не худшие оценки и хотя бы по одному критерию – строго лучшие.
В теории многокритериальной оптимизации (МКО) решаются задачи принятия решений одновременно по нескольким критериям. Задача МКО ставится следующим образом: требуется найти числа , удовлетворяющие системе ограничений
, , (3.1)
для которых функции
, , (3.2)
достигают максимального значения.
Множество точек , удовлетворяющих системе (3.1), образует допустимую область . Элементы множества называются допустимыми решениями или альтернативами, а числовые функции , – целевыми функциями, или критериями, заданными на множестве D. В формулировке задаче (3.1)-(3.2) присутствует целевых функций. Эти функции отображают множество в множество , которое называется множеством достижимости.
В векторной форме математическую модель МКО (3.1)-(3.2) можно записать следующим образом:
при . (3.3)
Здесь – вектор-функция аргумента .
Ввиду этого в теории МКО понятие оптимальности получает различные толкования, и поэтому сама теория содержит три основных направления:
1. Разработка концепции оптимальности.
2. Доказательство существования решения, оптимального в соответствующем смысле.
3. Разработка методов нахождения оптимального решения.
3.2. Оптимальность по Парето
Если функции достигают максимум в одной и той же точке , то говорят, что задача (3.3) имеет идеальное решение.
Случаи существования идеального решения в многокритериальной задаче крайне редки. Поэтому основная проблема при рассмотрении задачи (3.3) – формализация принципа оптимальности, т.е. определение того, в каком смысле «оптимальное» решение лучше других. В случае отсутствия «идеального решения» в задаче (3.3) ищется компромиссное решение.
Для всякой альтернативы вектор из значений целевых функций является векторной оценкой альтернативы. Векторная оценка альтернативы содержит полную информацию о ценности (полезности) этой альтернативы для главного конструктора системы, или, как принято говорить в системном анализе, лица, принимающего решение (ЛПР). Сравнение любых двух исходов заменяется сравнением их векторных оценок.
Пусть . Если для всех критериев имеют место неравенства , , причем хотя бы одно неравенство строгое, то говорят, что решение предпочтительнее решения . Условие предпочтительности принято обозначать в виде .
Определение (оптимальность по Парето). В задаче МКО точка называется оптимальной по Парето, если не существует другой точки , которая была бы предпочтительнее, чем .
Точки, оптимальные по Парето, образуют множество точек, оптимальных по Парето (множество неулучшаемых или эффективных точек) .
Оптимальные решения многокритериальной задачи следует искать только среди элементов множества альтернатив . В этой области ни один критерий не может быть улучшен без ухудшения хотя бы одного из других. Важным свойством множества Парето является возможность «выбраковывать» из множества альтернатив заведомо неудачные, уступающие другим по всем критериям. Обычно решение многокритериальной задачи должно начинаться с выделения множества . При отсутствии дополнительной информации о системе предпочтений ЛПР должно принимать решение именно из множества Парето .
В векторной оптимизации кроме множества Парето в общем случае нет общих правил, по которому варианту отдается предпочтение по сравнению с другим вариантом .
Часто решение многокритериальной задачи состоит в построении множества Парето-оптимальных точек и дальнейшем выборе одной из них на основе «здравого смысла» или с помощью какого-либо другого критерия.
Во всех случаях задача многокритериальной оптимизации каким-то способом сводится к задаче с одним критерием. Существует много способов построения такого окончательного критерия, однако ни одному из них нельзя заранее отдать наибольшее предпочтение. Для каждой задачи этот выбор должен делаться ЛПР.
Заметим, что целевые функции отображают множество точек, оптимальных по Парето в множество , которое называется множеством Парето.
Устойчивость является одним из необходимых условий, обеспечивающих нормальное функционирование автоматических систем.
Признаком устойчивости САУ является существование установившегося состояния. Если отклонение выходной координаты от заданного значения (т. е. ошибка управления) не стремится к постоянной величине или к нулю, а возрастает или испытывает колебания, то САУ неустойчива. Причинами неустойчивости могут быть инерционность элементов и большой коэффициент передачи разомкнутой системы, так как многократно усиленное рассогласование, возвращающееся по цепи обратной связи на вход системы, не успевает из-за запаздывания в инерционных элементах отрабатываться.
Частотными критериями называются критерии устойчивости, основанные на, построении частотных характеристик и кривой Михайлова.
Частотные критерии устойчивости позволяют оценить устойчивость замкнутых систем косвенным путем с помощью частотных характеристик. Доказательство частотных критериев основано на принципе аргумента.
Принцип аргумента. Оценка устойчивости основана на значении корней характеристического уравнения р1-pn. При этом характеристическое уравнение вида
(1)
можно представить в форме произведения однотипных сомножителей.
(2)
Для перехода к частотным характеристикам вводим замену и получаем вектор .
(3)
Угол поворота этого вектора определяется суммой углов поворота отдельных сомножителей :
Если корень характеристического уравнения будет левым то вектор отобразится на комплексной плоскости отрезком АБ (рис. 5.2). Из рис. 5.2 видно, что при изменении вектор АБ будет вращаться относительно точки А и скользить по мнимой оси от минус бесконечности до плюс бесконечности.
Его результирующий угол поворота составит
Для правого корня результирующий вектор расположится в правой части комплексной плоскости, а его результирующий угол поворота составит
Если общее число корней будет содержать левых и правых корней, т.е. , то
Так как , то
(4)
что соответствует изменению
Если изменяется от то (5)
Критерий устойчивости Михайлова
Критерий устойчивости Михайлова предназначен для оценки устойчивости системы по его характеристическому уравнению. Устойчивая система содержит только левые корни, т. е. . И тогда, согласно формуле (5), угол поворота характеристического частотного вектора при изменении , т. е. для устойчивости системы характеристический частотный вектор должен пройти последовательно (поочередно) в положительном направлении (против часовой стрелки) квадрантов. Вектор начинает движение при с положительной вещественной оси.
Порядок расчета устойчивости по критерию Михайлова:
Записывается характеристическое уравнение замкнутой системы:
Производится замена и выделяются вещественная и мнимая слагаемые.
В осях координат при изменении строят характеристический частотный вектор (годограф Михайлова).
По виду годографа Михайлова судят об устойчивости системы. Устойчивые годографы проходят поочередно квадрантов. На границе устойчивости системы годограф проходит через начало координат.
Различные виды годографов представлены на рис. 5.3.
Системе, находящейся на границе устойчивости, соответствует годограф, проходящий через начало координат комплексной плоскости (кривая 3).
Критерий устойчивости Найквиста
Этот критерий позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по амплитудно-фазовой частотной характеристике (а.ф.х.) разомкнутой системы. Условие устойчивости замкнутой системы сводится к требованию, чтобы а.ф.х. разомкнутой системы не охватывала точку . На рис. 5.4, а характеристики 1 и 4 соответствуют устойчивым системам, характеристика 3 – неустойчивой, а характеристика 2 – нахождению системы на границе устойчивости. Если, например, уменьшить коэффициент передачи в неустойчивой системе, то ее а.ф.х. сожмется к началу координат, в результате чего система станет устойчивой. Наоборот, при увеличении коэффициента передачи характеристика устойчивой системы в конце концов охватит точку и система потеряет устойчивость.
Данная выше формулировка критерия Найквиста относится к системам, которые являются устойчивыми в разомкнутом состоянии. В случае одноконтурной системы устойчивость в разомкнутом состоянии всегда обеспечивается, если система состоит только из устойчивых звеньев. При наличии местных обратных связей должна быть еще проверена устойчивость образованных этими связями контуров. Для этого, в свою очередь, может быть применен критерий Найквиста или любой другой.
Для систем, неустойчивых в разомкнутом состоянии, критерий Найквиста имеет такую формулировку: для устойчивости системы в замкнутом состоянии а.ф.х. разомкнутой системы должна охватывать точку . При этом число пересечений ею отрицательной действительной полуоси левее точки сверху вниз должно быть на больше числа пересечений в обратном направлении, где – число полюсов передаточной функции разомкнутой системы с положительной действительной частью.
Для астатических систем и систем, неустойчивых в разомкнутом состоянии, требования к л.а.ч.х. и л.ф.х. в отношении устойчивости можно сформулировать, исходя из соответствующих требований к а.ф.х.. В частности, для систем, неустойчивых в разомкнутом состоянии, условием устойчивости в замкнутом состоянии является следующее: при положительной л.а.ч.х. число пересечений л.ф.х. уровня снизу вверх должно быть на раз больше числа пересечений в обратном направлении.
При оценке устойчивости систем одного факта устойчивости недостаточно. Необходимо еще оценить величину запаса устойчивости, т. е. степени удаленности системы от границы устойчивости. Система, которая теоретически является устойчивой, но находится очень близко к границе устойчивости, практически при ее реализации может оказаться неустойчивой как вследствие неточности математического описания системы, использованного при оценке устойчивости, так и из-за изменения во времени параметров системы. Основное распространение в качестве меры запаса устойчивости получили вытекающие из критерия Найквиста две величины – запас устойчивости по фазе и запас устойчивости по амплитуде в логарифмическом масштабе. Запас устойчивости по фазе определяется величиной, на которую должно возрасти запаздывание по фазе в системе на частоте среза , чтобы система оказалась на границе устойчивости. Запас устойчивости по амплитуде определяется величиной допустимого подъема л.а.ч.х., при котором система окажется на границе устойчивости.
Таким образом, запас по амплитуде представляет собой запас по коэффициенту передачи разомкнутой системы по отношению к его критическому по устойчивости значению. Рекомендуется выбирать запас устойчивости по фазе больше , а запас устойчивости по амплитуде больше 6дБ. Последнее соответствует примерно двойному запасу коэффициента передачи по устойчивости.
Энергетическое обследование предприятия — сбор и обработка информации об использовании энергетических ресурсов в целях получения достоверной информации об объеме используемых энергетических ресурсов, о показателях энергетической эффективности, для выявления возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности с отражением полученных результатов в энергетическом паспорте. Энергетическое обследование и энергоаудит могут проводиться в отношении продукции, технологического процесса, а также юридического лица, индивидуального предпринимателя. Энергетическое обследование зданий проводится в соответствии с требованиями Федерального закона № 261 от 23 ноября 2009 года «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
Основными целями энергетического аудита являются:
Порядок проведения энергоаудита:
При проведении энергетического обследования (энергоаудита) проводятся следующие мероприятия:
Анализ состояния систем электроснабжения, теплоснабжения, водообеспечения, парка технического оборудования промышленного предприятия (объекта);
Оценка состояния систем и средств измерений — приборы для учета энергоносителей и их соответствие установленным требованиям;
Выявление необоснованных потерь;
Оценка состояния системы нормирования энергопотребления и использования энергоносителей;
Проверка энергетических балансов предприятия (объекта);
Расчет удельных норм энергозатрат на выпускаемую продукцию или виды работ;
Оценка целесообразности основных энергосберегающих мероприятий, реализуемых предприятием.
Включает:
Этапы проведения энергоаудита
1. «Энерготехнологическое обследование»
«Отчёт по первому этапу» (направления и потенциал)
2. «Разработка мероприятий и Энергетического паспорта»
Обследование установок и систем по согласованным направлениям.
«Отчёт с мероприятиями и пояснениями к паспорту» Энергетический паспорт
3. «Составление Программы энергосбережения»
Результат энергоаудита Результатом энергоаудита может являться:
По итогам обследования формируется Энергетический паспорт предприятия по форме, утверждённой Приказом Минэнерго № 182 от 19 апреля 2010 года. Энергетический паспорт здания, должен содержать следующие данные энергетического обследования:[1]
оснащенность средствами учета энергетических ресурсов;
объем расходуемых энергетических ресурсов и его динамика;
класс энергетической эффективности;
процент потери энергетических ресурсов;
потенциал энергосбережения, оценка возможной экономии;
типовой план энергосбережения и повышения энергоэффективности.
Оборудование (приборы) для проведения энергоаудита Оборудование (приборы) для проведения энергоаудита — это комплекс средств измерений, которые должны удовлетворять определенным требованиям. Основные требования к приборам для энергоаудита:
Для проведения инструментального энергетического обследования минимальный набор оборудования должен включать в себя приборы для следующих измерений:
показателей качества электроэнергии; расхода жидкости; расхода теплового потока;
температуры (контактное измерение); температуры (бесконтактное визуальное ИК измерения); обнаружение течи (течеискатели);
Энергетический паспорт — это документ, составленный по результатам энергетического обследования (энергоаудита). Требования к энергетическому паспорту Энергетический паспорт, составленный по результатам энергетического обследования, согласно п.7. ст. 15 Федерального Закона 261-ФЗ должен содержать информацию:
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 34
Любой компьютер, в том числе и персональный компьютер, можетпревратиться в мощный измерительный комплекс, если его снабдить одним или несколькими аналоговыми входами. Единственно, чего не может сделать компьютер — непосредственно измерить и обработать аналоговый сигнал. Для решения этой проблемы существуют аналого-
цифровые преобразователи (АЦП). Устройства, с помощью которых аналоговые и/или цифровые данные вводятся в компьютер или выводятся из него называются устройствами ввода/вывода (УВВ) или платами сбора данных (ПСБ).
Собственно виртуальный прибор представляет собой более или менее сложное программное обеспечение, установленное на компьютер, и некое интерфейсное устройство, позволяющее компьютер получить доступ к тем, физическим величинам и процессам, которые он должен будет обрабатывать. Как правило, в качестве такого интерфейса выступает аналого-цифровой преобразователь с одним или несколькими входами, возможно, снабженный устройством нормирования входного сигнала.
Виртуальных приборов в одном компьютере может быть несколько. Причем, все необходимые приборы находятся на одном компьютере и могут быть использованы инициализацией программного обеспечения на компьютере, как это обычно делается в Windows. Таким образом, устройства на основе компьютера предлагают не просто повторение стандартных измерительных функций обычных приборов, но обладают гибкостью для расширения их функций, наиболее полно и оптимально удовлетворяющих требованиям конкретной решаемой задачи.
Основные элементы такого измерительного прибора:
• датчик (первичный преобразователь);
• нормирующий (входной) усилитель (нормализующее устройство);
• аналого-цифровой преобразователь (устройство ввода/вывода);
• управляющая программа на компьютере (программное
обеспечение).
Схема виртуального прибора
Метод Д-разбиения— способ построении области устойчивости линейной системы автоматического управления по некоторому параметру, т.е. определение границ допустимых изменений параметров, при которых система автоматического управления не теряет устойчивости.
Для линейной системы требуется определить диапазон изменения некоторого параметра k, в котором система сохраняет устойчивость. Дополнительно предполагается, что этот параметр входит в характеристический полином системы линейно. В качестве исследуемого параметра может выступать коэффициент усиления, постоянная времени, коэффициент полинома передаточной функции.
Рассмотрим характеристическое уравнение замкнутой системы автоматического управления (САУ) : ansn+an-1 sn-1+...+a1s+a0=0 (1)
Его можно записать в следующем виде:
D(s) = sn + cn sn-1 + cn-1 sn-2 + ... + c1= 0, (2) где cn = an-1 /an cn-1 = an-2 /an...c1 = a0/an.
Очевидно, что для заданного набора коэффициентов cn, cn-1, ... c1 характеристическое уравнение (2) имеет единственное решение, иными словами, набор корней (s1 , s2,...,sn ). В общем случае корни являются комплексными т.е. для i-того корня справедливо si=α+jβ. Более того, в силу вещественности коэффициентов cn, cn-1, ... c1 этому корню соответствует комплексно-сопряженный корень si+1=α-jβ.
Известный метод оценки устойчивости по корням заключается в определении знака вещественной части корня si :
- если α>0, имеют место колебания с нарастающей амплитудой, т.е. движение неустойчиво;
- если α=0, получаем незатухающие колебания, т.е. система находится на границе устойчивости
- если α<0, амплитуда колебаний с течением времени уменьшается и колебания затухают.
В частном случае вещественного корня, т.е. при равенстве нулю коэффициента при мнимой части β=0 можно выделить:
- если α>0, движение апериодическое и неустойчивое;
- если α=0, движение нейтральное;
- если α<0, движение апериодическое и устойчивое;
Таким образом, корневое условие устойчивости динамической системы формулируется следующим образом: если все вещественные части корней характеристического уравнения отрицательны, то динамическая система устойчива, если хотя бы один из корней имеет положительную вещественную часть, то система неустойчива.
При изменении параметров САУ изменятся и коэффициенты характеристического полинома ci, а значит, и корни si. На практике используется Д-разбиение по одному (не очень интересно), либо по двум параметрам.
Правила штриховки следующие:
- Если особая прямая и кривая Д-разбиения сближаются асимптотически - штриховка особой прямой однократная, направлена к заштрихованной стороне кривой Д-разбиения.
- если особая прямая имеет общую точку с кривой Д-разбиения, но не пересекает ее - штриховка особой прямой однократная и около общей точки направлена к заштрихованной стороне Д-разбиения.
- если особая прямая пересекает кривую Д-разбиения в двух точках - штриховка особой прямой двойная и направлена к заштрихованной стороне кривой Д-разбиения около той точки пересечения, в которой определитель меняет знак, около второй точки пересечения определитель знака не меняет и штриховку особой прямой не изменяют.
- если особая прямая пересекает кривую Д-разбиения, но знак определителя не меняется - особую прямую не штрихуют.
После того, как кривая Д-разбиения и особые прямые построены, и на них нанесена штриховка, отыскивается область, внутрь которой направлена штриховка ее границ. Это область потенциальной устойчивости. С помощью любого критерия устойчивости проверяется, является ли система в какой-либо точке данной области устойчивой. Тогда рассматриваемая область принимается в качестве области устойчивости. Возможны случаи, когда области устойчивости отсутствуют.
Методом Д-разбиения плоскости по двум параметрам иногда можно выяснить влияние на устойчивость одного параметра, который входит в характеристическое уравнение нелинейным образом.
Область устойчивости, находящаяся в первом квадранте - рабочая область. Область устойчивости, находящаяся в третьем квадранте - область математически устойчивых решений (не рабочая).
D-разбиение по одному параметру
Пусть необходимо выявить влияние на устойчивоять САУ, например, коэффициента усиления K. Приведем характеристическое уравнение к виду D(p) = S(p) + KN(p), выделив члены, не зависящие от K в полином S(p), а в остальных членах, линейно зависящих от K, вынесем его за скобки. Граница D-разбиения задается уравнением
D(jw) = S(jw) + KN(jw) = 0, => K = -S(jw)/N(jw) = X(w) + jY(w).
Изменяя w от - до + , будем вычислять X(w) и Y(w) и по ним строить точки границы D-разбиения. Пространство коэффициентов представляется системой координат X-Y (рис.83а). Обычно строят только половину кривой ( w= [0, +), другую половину достраивают симметрично относительно вещественной оси.
Если в плоскости корней двигаться вдоль мнимой оси от - до + и штриховать ее слева (рис.83б), то это будет соответствовать движению вдоль линии D-разбиения при изменении w от - до + и штриховке ее также слева. Переходу корня в плоскости корней из штрихованной полуплоскости в нештрихованную вдоль стрелки 1 соответствует аналогичный переход через границу D-разбиения вдоль стрелки 1, и наоборот. Если пересекается область с двойной штриховкой (точки A, В, C), то в плоскости корней мнимую ось пересекает пара комплексно сопряженных корней.
Если известно количество правых корней, соответствующее хотя бы одной D-области, то двигаясь от нее через границы с учетом штриховок, можно обозначить все остальные области. Область с наибольшим количеством штриховок является претендентом на область устойчивости. Нужно взять любую точку из этой области и при соответствующем значении K проверить систему на устойчивость любым методом. Так как K - вещественное число, то Y(w) = 0, поэтому нас интересует не вся область устойчивости, а лишь отрезок вещественной оси в этой области, то есть K = X(w).
Основным гидравлическим параметром регулирующего органа является его пропускная способность(Кv).
Пропускная способность - это расход несжимаемой жидкости в м3/ч с плотностью равной 1000 кг/м3, пропускаемой регулирующим органом при переходе на нём в 0,1 МПа. Условная пропускная способность (Кvу), представляющая собой номинальное значение максимальной для данного РО пропускной способности, есть единая для всех РО каталожная величина, по которой в результате соответствующих расчётов производится выбор диаметра прохода ИУ, независимо от агрегатного состояния и условий протекания среды.
Пропускная характеристика зависимость величины пропускной способности от хода затвора. Она обычно задаётся зависимостью относительных величин. Текущую пропускную способность относят к условной пропускной способности, а ход - к условному ходу затвора (номинальному значению максимальной величины хода).
Отношение условной пропускной способности к минимальной определяет диапазон изменения пропускной способности. Минимальная пропускная способность – наименьшее значение пропускной способности, при котором заданная пропускная характеристика находится в допустимых пределах.
Рис. -Пропускные характеристики регулирующих органов: а-линейная; б равнопроцентная
Пропускная способность - М=Qi/Qmax Перемещение штока – S=Li/Lmax
1 Для чего выполняется анализ производственной мощности
Производственная мощность определяет объем продукции, который может произвести предприятие за год при полном использовании всего оборудования, находящегося в распоряжении предприятия, по производительности и времени.
Чем полнее используется производственная мощность, тем больше продукции производится, тем ниже ее себестоимость.
Анализ использования производственной мощности выполняется с целью выявления дополнительных резервов увеличения мощности производства.
2 Производственная мощность предприятия
Производственная мощность — это максимально возможная годовая выработка продукции в натуральном выражении при полном использовании оборудования с учетом достижений передовой техники и технологии и организации производства.
Производственную мощность технологической установки (М) .можно представить как функцию двух величин — производительности и длительности работы установки в течение года:
3 Что понимается под производственной мощностью в н/х и н/п
Производственная мощность нефтеперерабатывающего предприятия характеризуется максимально возможным количеством сырья, поступающим в головные процессы (АТ, АВТ, комбинированные, имеющие в своем составе АТ и АВТ).
Производственная мощность нефтехимического предприятия характеризуется максимальным выпуском основных продуктов (производство ЭП-300, бензол, полиэтилен и др).
4 Расчет производственной мощности
Производственную мощность установки рассчитываем по формуле: М=ПЕ(tкал – tн.пр.),
где П — производительность оборудования в единицу времени;
tкал — календарный фонд рабочего времени установки;
tн.пр — время нормативных простоев.
Е — число единиц однотипного оборудования (установок, производств).
5 Порядок составления материального баланса в н/х и н/п
В нефтепереработке:
1 Рассчитывается мощность технологической установки. В нефтепереработке под производственной мощностью понимается количество сырья, которое будет переработано за год.
В нефтехимии:
6 Производительность установки (какая производительность принимается в расчет)
При расчете мощности производительность аппарата принимается по техническому паспорту или проекту. Если же фактическая производительность оборудования превышает проектную (паспортную), то в расчет принимаем фактическую производительность.
7 Что относится к нормативным простоям?
Время на капитальный, текущий ремонты и технологические остановки.
8 Баланс рабочего времени (время эффективное, максимально-возможное)
Максимально-возможный фонд времени (Тmax) - показывает количество дней и часов, которые может отработать рабочий не нарушая Трудового Кодекса, и определяется вычитанием из календарного времени всех выходных и праздничных дней.
Тmax = Тк – В – П, где Тк - календарный фонд времени; В – выходные дни;
П – праздничные дни.
Эффективный фонд времени - показывает количество дней и часов, которые должен отработать рабочий в данном периоде, и определяется вычитанием из максимально-возможного фонда времени всех невыходов разрешенных трудовым законодательством.(отпуск, болезни, гос. и обществ. обязанности, отпуск по учебе, сокращ. рабоч. день)
9 ФЗП (часовая тарифная ставка, отработанное время)
ТАРИФНАЯ СТАВКА — размер оплаты труда рабочего соответствующего разряда за час или день. Исходный уровень тарифной ставки рабочих разных квалификаций составляет ставка первого разряда, которая установлена в тарифной системе.(1-1; 2-1,21; 3-1,33; 4-1,42; 5-1,58; 6-1,71)
ОТРАБОТАННОЕ ВРЕМЯ - время фактической занятости промышленно-производственных рабочих на предприятии. Показатели О. в. служат для анализа эффективности использования рабочего времени. (человеко-часы, человеко-дни).
10 Из чего складывается часовой ФЗП?
В часовой фонд включают оплату за работу по тарифным ставкам (окладам) и сдельным расценкам; премию за улучшение качественных показателей и за выполнение и перевыполнение плана по выпуску продукции; оплату за обучение учеников на производстве; оплату за работу в ночное время.
ФЗПчас = ФЗПтар + П + Дн + Дб + Ду,
где ФЗПтар – тарифный фонд заработной платы ; П – величина премии; Дн – доплата за работу в ночь; Дб – доплата за руководство бригадой; Ду - доплата за обучение учеников.
11 Из чего складывается дневной ФЗП?
В дневной фонд включают часовой фонд, оплату перерывов, предоставляемых кормящим матерям, и льготных часов подростков, доплату за работу в сверхурочные часы и в праздничные дни.
ФЗПдн = ФЗПчас + Ом + Дп, где Ом - оплата перерывов кормящим матерям и подросткам; Дп - доплата за работу в праздничные дни.
12 Из чего складывается годовой ФЗП?
Месячный и годовой фонды заработной платы состоят из дневного фонда и сумм оплаты целодневных невыходов рабочих в связи с выполнением общественных и государственных обязанностей, оплаты отпусков и вознаграждения за выслугу лет.
ФЗПгод = ФЗПдн + Оо + Оуч + Огос , где Оо - оплата отпуска; Оуч - оплата ученического отпуска; Огос - оплата времени выполнения государственных и общественных обязанностей.
13. Что такое себестоимость продукции, из каких статей затрат складывается.
Себестоимость — все издержки (затраты), понесённые предприятием на производство и реализацию (продажу) единицы продукции или услуги, выраженные в денежной форме.
Виды себестоимости продукции (статьи из которых складывается себестоимость):
Первичная себестоимость продукции + Цеховые расходы = Цеховая себестоимость продукции
Цеховая себестоимость продукции + Общезаводские расходы = Производственная себестоимость продукции
Производственная себестоимость продукции + Внепроизводственные расходы (реализация продукции, хранение, доставка) = Полная (коммерческая) себестоимость продукции
Первичная себестоимость продукции (1):
1.Сырье и материалы,
2. Топливо на технологические цели,
3. Энергия на технологические цели,
4. Заработная плата основных производственных рабочих,
5. Отчисления на социальное страхование,
6. Амортизация производственного оборудования,
7. Текущий ремонт производственного оборудования,
8. Капитальный ремонт производственного оборудования.
Пути снижения себестоимости:
- снижение расходных норм сырья, топливно-энергетических расходов,
- замена дорогих видов сырья более дешевыми,
- внедрение энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий,
-автоматизация и механизация производства,
- увеличение выпуска продукции.
14. Почему происходит снижение себестоимости продукции после реконструкции.
Себестоимость единицы продукции до и после реконструкции рассчитываем по формуле
, где Сполi – полная себестоимость продукции; М – мощность установки.
Снижение себестоимости продукции после реконструкциипроисходит за счет повышения мощности установки. С ростом мощности установкисокращаются затраты в расчете на единицу продукции.
15. Что такое амортизация.
Амортизация - процесс перенесения по частям стоимости основных средств и нематериальных активов по мере их физического или морального износа на стоимость производимой продукции (работ, услуг).
Амортизационные отчисления — отчисления части стоимости основных фондов для возмещения их износа. Амортизационные отчисления включаются в издержки производства или обращения. Производятся коммерческими организациями на основе установленных норм и балансовой стоимости основных фондов, на которые начисляется амортизация.
Амортизационные отчисления производятся по определённым нормам относительно балансовой стоимости объекта основных фондов. Чтобы найти амортизационный период, надо 100 делить на норму амортизации.
Норма амортизации — это установленный годовой процент возмещения стоимости изношенной части основных средств.
16. Почему происходит рост амортизации после реконструкции.
Амортизационные отчисления после реконструкции определяются по формуле ,
где А1 – амортизационные отчисления до реконструкции;
ΔК – капитальные вложения в реконструкцию;
Nа – норма амортизации.
Как видно из формулы рост амортизации после реконструкции А2 происходит из-за капитальных вложений в реконструкцию.
17 Что показывает норма амортизации?
Норма амортизации показывает, за сколько лет стоимость основного капитала должна быть полностью возмещена. Норма амортизации определяется с учетом таких факторов как:
- экономически целесообразных сроков службы средств труда;
- сравнительной эффективности затрат на капитальный ремонт, модернизацию и замену машин и оборудования;
- фактического возраста основного капитала, находящегося в эксплуатации;
стоимостного износа средств труда.
18 Что такое основные фонды. Почему происходит рост ОФ после реконструкции.
Основные фонды - это средства труда, которые многократно участвуют в производственном процессе, сохраняя при этом свою натуральную форму, постепенно изнашиваясь, переносят свою стоимость по частям на вновь создаваемую продукцию.
Рост основных фондов характеризует техническую оснащенность отраслей, но не является самоцелью, а должен давать соответствующий экономический эффект - увеличение объема выполняемых строительно-монтажных работ, повышение производительности труда в строительстве и снижение его себестоимости. Основными показателями, характеризующими степень использования основных фондов в строительстве, являются фондовооруженность, фондоотдача.
Стоимость основных фондов до реконструкции (Ф1) принимается по фактическим данным, а после реконструкции (Ф2) определяется
Ф2 = Ф1 + ∆К.
19 Что такое оборотные средства.
Оборотные средства – это предметы труда, которые обслуживают один производственный цикл, перенося свою стоимость на готовую продукцию сразу и полностью, постоянно меняя свою натуральную форму. (из лекции)
Оборотные средства — это совокупность оборотных производственных фондов и фондов обращения в денежном выражении. ( другой источник)
20 Показатели использования основных фондов
Фондоотдача
Обобщающим показателем использования основных производственных фондов служит фондоотдача — отношение объема произведенной в данном периоде продукции (О) к средней за этот период стоимости основных производственных фондов (Ф) :
Фондоотдача показывает, сколько продукции (в стоимостном выражении) произведено в данном периоде на 1 руб. стоимости основных фондов. Чем лучше используются основные фонды, тем выше показатель фондоотдачи.
Фондоёмкость
Наряду с фондоотдачей в статистической практике вычисляют и обратную величину, которую называют фондоемкостью. Она характеризует стоимость основных производственных фондов, приходящуюся на 1 руб. произведенной продукции:
Снижение фондоемкости означает экономию труда, овеществленного в основных фондах, участвующих в производстве.
Фондовооружённость труда
Большое влияние на величины фондоотдачи и фондоемкости оказывает показатель фондовооруженности труда (Фв), который рассчитывается по формуле: , где Т — среднесписочная численность работающих.
Этот показатель применяется для характеристики степени оснащенности труда работающих. Фондовооруженность и Фондоотдача связаны между собой через показатель производительности труда, определяемый по формуле: ПТ = О/Т.
Преобразуем формулу фондоотдачи:
Повышение степени использования основных фондов — важный источник увеличения объема продукции и экономии капитальных затрат. Эффект от улучшения использования основных фондов можно определить различными статистическими методами, и прежде всего индексным. Так, исходя из взаимосвязи объема продукции со средней годовой стоимостью основных производственных фондов и их фондоотдачей (), можно проанализировать влияние этих факторов на изменение объема продукции в абсолютном выражении.
21 Что такое рентабельность
Рентабельность (буквально — доходность, прибыльность; от нем. rentabel — доходный, выгодный, прибыльный), важный показатель экономической эффективности производства на предприятиях, в объединениях, отраслях экономики и в народном хозяйстве в целом. Рентабельность комплексно отражает степень использования материальных, трудовых и денежных ресурсов, а также природных богатств. Показатели рентабельности часто выражают в процентах.
22 Виды рентабельности
В экономике различают следующие основные виды рентабельности:
Общая рентабельность. Рассчитывается как отношение балансовой прибыли к среднегодовой стоимости основных производственных и оборотных средств, выраженных в %
Расчетная рентабельность определяется как отношение расчетной прибыли чистой предприятия к среднегодовой стоимости основных производственных и оборотных средств предприятия в %
Рентабельность изделия, работы или услуги определяется как отношение прибыли, полученной от реализации изделия, работы или услуги к себестоимости производства этого изделия, работы или услуги.
Рентабельность оборота определятся как отношение годовой прибыли, получаемой предприятием к выручке от продажи продукции.
Рентабельность капитала равна отношению прибыли, полученной компанией за год к величине вложенного капитала и выражается в процентах.
23 Почему происходит рост рентабельности продукции после реконструкции
Рентабельность продукции - это соотношение между прибылью от продажи продукции и её себестоимостью (полным издержкам) ее обращения и производства.
Рентабельность продукции показывает результаты текущих затрат.
Рост рентабельности продукции после реконструкции происходит из-за того что снижаются затраты на производство продукции после реконструкции(точно не уверен так ли это)
24 Прибыль. Как определяется
Прибыль - это чистый доход предприятия.
Виды прибыли:
1 Прибыль от реализации продукции;
2 Внереализационная прибыль;
3 Балансовая прибыль;
4 Чистая прибыль.
Прибыль от реализации продукции - это основной источник прибыли предприятия
П = (Ц - С ) ∙ Q,
где Ц - цена предприятия;
С – себестоимость единицы продукции;
Q - объём реализованной продукции.
Внереализационная прибыль - это прибыль от коммерческой деятельности предприятия.
Балансовая прибыль - это сумма первых двух видов прибыли.
Чистая прибыль - получается за вычетом из балансовой прибыли всех обязательных платежей в бюджет.
25 Чем выручка отличается от прибыли
Выручка — бухгалтерский термин, означающий количество денег, получаемое компанией за определённый период её деятельности, в основном за счёт продажи продуктов или услуг своим клиентам.
Выручка отличается от прибыли, так как прибыль это выручка (доход) минус расходы (издержки), которые компания понесла в процессе производства своих продуктов. Прирост капитала в результате увеличения по какой-то причине стоимости активов предприятия к выручке не относится. Для благотворительных организаций выручка включает общую стоимость полученных денежных подарков.
Например:вот купил ты 5 машин по 50 рублей! потратил 250 рублей продала их по 100 рублей у тебя выручка 500 рублей а прибыль 250.
26 Как формируется цена
Цена - это денежное выражение стоимости товара.
Формирование закупочной цены НПЗ
Производственная себестоимость 1 т нефти (Спр)
Полная себестоимость 1 т нефти (Сп = Спр+Зтр)
«Нормативная» рентабельность НГДП (nрент)
Цена производителя (Цо= Сп * (1+ nрент/100%))
Налог на добавленную стоимость (НДС = Цо* 0,18)
Оптовая цена НГДП (ЦНГДП= Цо+ НДС)
27 Производительность труда́
Производительность труда́ — мера (измеритель) эффективности труда. Производительность труда измеряется количеством продукции, выпущенной работником за какое-то время.
Методы определения:
1 Натуральный;П=Q/Ч где Q-объём производства в натуральном выражении;
Ч – численность работников.
2 Стоимостный;П=Ʃ(Qi*Цi)/Ч где Ц-цена продукции
3 Трудовой. ( через трудоемкость) t = Зчел∙час / Q.
где Зчел∙час- затраты чел.час. Q-объём выпуска
28 Инвестиции. Виды инвестиций.
Под инвестициями понимают осуществление экономических проектов в настоящем с расчетом получить доходы в будущем.
Инвестиции подразделяют на венчурные, реальные, портфельные, аннуитет.
Венчурные инвестиции — это рисковые вложения. Они представляют собой вложения в акции новых предприятий или предприятий, осуществляющих свою деятельность в новых сферах бизнеса и связанных с большим риском (в основном в областях новых технологий). Венчурные инвестиции имеют высокую степень риска и ориентированы на быструю окупаемость вложенных средств.
Реальные инвестиции - вложения в создание новых, реконструкцию и техническое перевооружение действующих предприятий. В этом случае предприятие-инвестор, вкладывая средства, увеличивает свой производственный капитал - основные производственные фонды и необходимые для их функционирования оборотные средства.
Портфельные (финансовые) инвестиции — вложения, направленные на формирование портфеля ценных бумаг (вложения в акции, облигации, другие ценные бумаги, активы других предприятий). При осуществлении портфельных инвестиций инвестор увеличивает свой финансовый капитал, получая дивиденды - доход на ценные бумаги или другие доходы.
Аннуитет — инвестиции, приносящие вкладчику определенный доход через регулярные промежутки времени. В основном это вложение средств в страховые и пенсионные фонды. Страховые компании и пенсионные фонды выпускают долговые обязательства, которые их владельцы могут использовать на покрытие непредвиденных расходов в будущем.
29 Что такое дисконтирование
Выбор инвестиционного проекта неизбежно связан с риском. Степень риска при принятии проектного решения зависит от многих факторов: соотношения проектируемых затрат и доходов, распределения их по периодам, ставки дисконтирования, ставки налога на прибыль, срока службы проекта. В каждом отдельном случае должен быть сделан расчет. Принятие или отклонение проекта зависит от масштабов деятельности предприятия, от того, насколько большой урон его финансовому состоянию нанесет возможный убыток.
Уровень риска проекта должен учитываться в ставке дисконтирования: ставка определяется с учетом надбавки за риск.
В экономическом и финансовом анализе используют специальную технику для измерения текущей и будущей стоимости одной денежной меркой. Этот технический прием называется дисконтированием.
Дисконтирование является процессом, обратным исчислению сложного процента, а уровень обесценивания называется ставкой дисконта.
Инвестиции предполагают их оценку с учетом затрат и доходов. При оценке исходят из того, что будущий капитал всегда дешевле сегодняшнего. Это связано не только с инфляцией, но и с тем, что вкладывая деньги в проект инвестор получит доход в будущем, а если бы он вложил их в банк под проценты, то получил бы доход сегодня. Приведение будущей стоимости к современной величине называется дисконтирование.
30 IRR(внутренняя норма доходности) Какова доходность вашего проекта
Внутренняя норма доходности - характеризует рентабельность проекта (доходность), а также показывает ставку, при которой чистый дисконтированный доход проекта равен нулю:
ВНД = r, при ЧДД = 0. (35)
Внутренняя норма доходности показывает верхнюю границу допустимого уровня банковского процента, превышение которого делает проект убыточным.
, (36)
где r1 – значение выбранной ставки дисконтирования, при котором NVP1 > 0;
r2 – значение выбранной ставки дисконтирования, при котором NVP2 < 0.
Для дальнейшего анализа отбираются те инвестиционные проекты, которые имеют IRR не ниже некоторого порогового значения. За величину порогового значения, как правило, принимается ставка банковского процента (13 - 15%) или ставка рефинансирования ЦБ.
31 NPV(чистый приведенный доход)
Чистый дисконтированный доход – это накопленный дисконтированный эффект за период времени. Для признания проекта эффективным необходимо, чтобы ЧДД > 0.
, где Кi – коэффициент дисконтирования
, где r – ставка дисконта; t – число лет, отделяющих год вложения от года приведения.
32. Простой срок окупаемости
Срок окупаемости проекта показывает за какой период времени окупается проект. Этот показатель применим для быстрой оценки при выборе альтернативных проектов. Различают простой срок окупаемости и дисконтированный срок окупаемости.
Срок окупаемости (простой) показывает продолжительность периода от начального момента до момента, когда накопленный денежный поток становится неотрицательным. Простой срок окупаемости рассчитывается как
, где НДП - накопленный денежный поток; - количество периодов с отрицательным значением НДП; - последнее отрицательное значение НДП; - первое положительное значение НДП.
33. Дисконтированный срок окупаемости
Дисконтированный срок окупаемости - продолжительность периода от начального момента времени до момента, когда накопленный дисконтированный денежный поток становится неотрицательным и определяется как
,
где НДДП - накопленный дисконтированный денежный поток;
- количество периодов с отрицательным значением накопленного дисконтированного денежного потока;
- последнее отрицательное значение накопленного дисконтированного денежного потока;
- первое положительное значение накопленного дисконтированного денежного потока.
Дисконтированный срок окупаемости характеризует период, в течение которого полностью возмещаются дисконтированные капитальные вложения за счет чистого дохода, получаемого при эксплуатации объекта. На срок окупаемости помимо доходов и расходов и их распределения во времени, существенное влияние оказывает ставка дисконтирования. Наименьший срок окупаемости наблюдается при отсутствии дисконтирования; по мере увеличения ставки процента он начинает возрастать.
34. Почему дисконтированный срок окупаемости больше простого
Дисконтированный срок окупаемости в отличие от простого учитывает разновременность поступлений и расходов и значение процента на вложенный капитал. Он напрямую связан со ставкой дисконтирования: чем выше ставка, тем больше срок окупаемости. Дисконтированный срок окупаемости равен жизненному сроку при ставке, равной ВНД(внутрен. норма доходности). Он имеет тот же недостаток, что и простой срок окупаемости, и при сравнении вариантов может использоваться как граничное условие для отсева проектов, не удовлетворяющих инвестора по этому критерию.
35. Как определяется чистая прибыль
Чистая прибыль — часть балансовой прибыли предприятия, остающаяся в его распоряжении после уплаты налогов, сборов, отчислений и других обязательных платежей в бюджет. Чистая прибыль используется для увеличения оборотных средств предприятия, формирования фондов и резервов, и реинвестиций в производство.
Объём чистой прибыли зависит от объёма валовой прибыли и величины налогов; исходя из объёма чистой прибыли, исчисляются дивиденды акционерам предприятия.
Чистая прибыль - получается за вычетом из балансовой прибыли всех обязательных платежей в бюджет. (смотрим вопрос 24)
36 каковы ставки налога на прибыль и на имущество
Н-сумма налогов
где НП – налог на прибыль, составляет 20 % от валовой прибыли;
НИ – налог на имущество, составляет 2,2 % от остаточной стоимости капитальных вложений.
37 Денежный поток (почему 0-м период ДП отрицательный) как определяется
ДП – денежный поток, определяемый как
ДП = ЧП + А – К. (32)
где ЧП – чистая прибыль;
А – амортизация;
К – капитальные затраты.
почему 0-м период ДП отрицательный: т.к. прибыли нет, и амортизационных отчислений нет
38 Что принимается за ставку дисконта
Ставка дисконтирования — это процентная ставка, используемая для перерасчёта будущих потоков доходов в единую величину текущей стоимости. Ставка дисконтирования применяется при расчёте дисконтированной стоимости будущих денежных потоков NPV.В общем это процент банковского вклада.
39 как определяется Дисконтирование денежного потока
Ставка дисконтирования на денежный поток
ДДП=ДП*k
40. Как определяются НДП и НДДП?
Пример расчета НДП на 2 году проекта.
где НДП1– Накопленный денежный поток за 1 год;
ДП2 – Денежный поток на 2 год.
Пример расчета НДДП на 2 году проекта.
где НДДП1– Накопленный дисконтированный денежный поток за 1 год;
ДДП2 – Дисконтированный денежный поток на 2 год.
41. Куда выгоднее вкладывать деньги - в проект или банк (по своим расчетам) и почему?
Критерии эффективности инвестиционного проекта
NPV > 0;
IRR ≥ r,
Где r – ставка дисконта (ставка банковского процента).
Внутренняя норма доходности (ВНД или IRR) показывает верхнюю границу допустимого уровня банковского процента, превышение которого делает проект убыточным.
Следовательно если банковский процент выше IRR, то вкладывать деньги в банк более выгодно.( но решение принимается за руководителем)
42. Что включает в себя банковская процентная ставка?
Банковские процентные ставки характеризуют цену заемных источников финансирования проекта, бывают номинальными и реальными. Номинальные процентные ставки применяются при расчетах экономической эффективности проекта в текущих ценах, они содержат в себе инфляционную составляющую. Все объявленные банковские ставки являются номинальными. Номинальная ставка рассчитывается по формуле
, (4)
где N – номинальная процентная ставка;
R – реальная процентная ставка;
I – темп инфляции на финансовом рынке.
Данная формула применима для расчета номинальных ставок в условиях низкой инфляции (3-5% в год). При более высокой инфляции зависимость этих двух ставок становится нелинейной. Формула принимает вид:
. (5)
Реальная процентная ставка – это очищенная от инфляции номинальная ставка. При невысоких темпах инфляции реальная ставка рассчитывается по формуле
. (6)
В современных экономических условиях, характеризующихся высокой инфляцией, формула принимает вид:
Процентная ставка— сумма, указанная в процентном выражении к сумме кредита, которую платит получатель кредита за пользование им в расчете на определенный период (месяц, квартал, год).
43. Под какие проценты банки дают кредит предприятию.
Если говорить о процентных ставках, условиях и требованиях банков, тут все зависит от выбора конкретного банка, в который вы планируете обратиться и, конечно же, выбранной кредитной программы. Поэтому говорить однозначно просто невозможно. В интернете разброс идет от 10 до 30%.
За величину порогового значения, как правило, принимается ставка банковского процента (13 - 15%) или ставка рефинансирования ЦБ.
44. Какие банки кредитуют ОAО «Газпром нефтехим Салават»
ВТБ, больше не знаю) может быть Банк Россия
45. Условия выдачи кредита предприятиям.
Условия выдачи кредитов зависят от последней финансовой деятельности предприятия.
Банк должен определить надежность своего клиента, а для этого его специалисты обязаны рассчитать оборачиваемость средств, рентабельность, ликвидность, размеры кредиторской задолженности. Определение всех этих показателей позволяет значительно снизить риски обеих сторон.
Условия выдачи кредитов:
1 Нужно, чтобы кредит был целевым.
2 Срочность кредита всегда должна быть определена.
3 Нужно предусмотреть возврат кредита с процентами.
4 Банк может оставить за собой право изменения ставок в кредитном договоре.
5 Необходимо указывать, в какой валюте выдаются и принимаются средства.
6 Кредитный договор подразумевает, что выплаты производит то же лицо, которое получало деньги.
46. Ставка рефинансирования ЦБ.
Ставка рефинансирования – размер процентов в годовом исчислении, подлежащий уплате центральному банку страны за кредиты, предоставленные кредитным организациям.
|
с 14 сентября 2012 г. |
8,25 % |
Указание Банка России от 13.09.2012 № 2873-У "О размере ставки рефинансирования Банка России" |
47. Структура банковской системы России.
В Банковской системе России имеется 2 основных уровня. На 1 уровне располагается Центральный банк Российской Федерации, на 2 – расположены некоторые кредитные организации, среди которых имеются и коммерческие банки и все остальные небанковские финансово-кредитные институты. Центральным банком Российской Федерации является юридическое лицо, которое способно осуществить все свои расходы при помощи собственных доходов. Стоит отметить, что этот банк не регистрируется в налоговых структурах страны. Что касается уставного капитала, то он является федеральной собственностью.
Этот банк не ориентирован на получение прибыли, так как он функционирует для несколько других целей. Среди подобных целей как раз расположена защита и обеспечение полной устойчивости рубля. Получается, что у Центробанка РФ имеются свои определенные функции. Банк находится в постоянном взаимодействии с Правительством России и является подотчетным Государственной Думе Федерального собрания РФ.
Ко 2 уровню банковской системы страны относятся коммерческие банки страны. Если говорить об отличиях с Центробанком, то коммерческие банки не имеют права на эмиссию денег. Получается, что коммерческие банки располагаются на нижнем уровне всей банковской системы. Все они существенно отличаются друг от друга. В том случае, если исходить из форм собственности, то банки вполне могут быть государственными, муниципальными, смешанными и частными. Если же исходить из организационно-правовой формы, то все банки делятся на акционерные и паевые.
48 Прокомментируйте свои графики
Алиг я хз че писать)))))
49 Горизонт расчета
Оценка предстоящих затрат и результатов при определении эффективности инвестиционного проекта осуществляется в пределах расчетного периода (горизонт расчета).
Горизонт расчета измеряется количеством шагов расчета.
Шагом расчета при определении показателей эффективности в пределах расчетного периода могут быть месяц, квартал или год.
50 Какой инвестиционный расчет был выполнен пессимистический или оптимистический, почему?(Если ваш цех закроют что в этом случае будете делать)
Вроде как оптимистический т.к. мы не учитывали всякие там кризисы и т.п. ересь как грамотно сказать хз
Если ваш цех закроют что в этом случае будете делать я бы бухать пошел, но отвечать короче надо что наш цех не закроют и обоснавать это можно типо потому что наш проект очень выгоден по расчетам, анализ рынка также показывает положительную тенденцию и т.п.
51 Зачем выполняется два расчета оптимистический и пессимистический
Ну может быть что бы рассмотреть возвожные варианты исхода проекта и оцень степень риска инвестирования данного проекта
52 Что такое капитальные вложения? Из чего они состоят
Капитальные вложения - единовременные вложения на увеличение объема основных средств с целью расширения производства — совокупность экономических ресурсов, направляемых на воспроизводство основных средств. К. разделяют на прямые — вложения непосредственно в объект инвестирования и косвенные, сопряженные — вложения в сопряженные с основным объекты, в производственную и социальную инфраструктуру основных объектов инвестирования. Источниками финансирования К.в. являются прибыль, часть амортизационных отчислений, кредиты. Ежеквартально предприятия обязаны вместе с квартальной бухгалтерской отчетностью представлять справку о движении средств финансирования К.в. и других финансовых вложений.
53 Что показал анализ рынка
Ну тут наверное у каждого свое. Почитайте свой анализ рынка сделайте какие нибудь выводы типо вообще стоит ли модернизировать ваше производство