Функционально-структурные схемы автоматики отражают взаимодействие устройств, блоков, узлов и отдельных элементов в процессе их работы в совокупности с системой управления

Графически отдельные узлы или элементы автоматики изображают прямоугольниками, а существующие между ними связи – стрелками, соответствующими направлению прохождения сигнала.

Функционально-структурные схемы (ФСС) автоматики составляются на основании принципиальных и технологических схем. При этом в результате анализа работы технологического и электрического оборудования производится разбиение всей системы автоматического управления на функциональные блоки, в зависимости от функций выполняемых тем или иным узлом схемы. Внутри каждого прямоугольника ФСС пишется сокращенное название функционального блока (таблица 4)

Таблица 4- Сокращенные названия функциональных блоков.

Рисунок 3 - Система автоматического управления в общем виде

Элементы САУ

В САУ используется большое число элементов, отличающихся друг от друга физической природой и конструкцией, принципом действия, схемой включения. Они имеют универсальное назначение или входят в унифицированные системы, такие как государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА), унифицированная система пневматических и электрических датчиков теплоэнергетических параметров. Каждый элемент автоматики выполняет определенную функцию.

Чувствительный элемент, или измерительное устройство – измеряет действительное значение управляемой величины y(t) и преобразует его в однозначно соответствующую величину y₁(t), удобную для сравнения с задающей величиной g₁(t).

Задающий элемент формирует задающее воздействие g(t), которое определяет необходимое значение управляемой величины, и преобразует его в однозначно соответствующую величину g₁(t), удобную для сравнения с величиной y₁(t). В качестве ЗЭ применяются кулачковые механизмы, функциональные потенциометры, перфокарты, магнитные пленки, профильные диаграммы.

Сравнивающий элемент измеряет разность сигналов (ошибку) x(t)=g₁(t)-y₁(t). В качестве СЭ могут использоваться потенциометры, механические дифференциалы и сельсинные пары в трансформаторном режиме для сравнения угловых перемещений, устройства на резисторах для сравнения и суммирования электрических напряжений, токов.

Преобразующий элемент служит для преобразования сигналов в удобной вид и иногда объединяется в одно целое с чувствительным элементом.

Усилительный элемент усиливает сигнал рассогласования x(t) до величины, достаточной для приведения в действие исполнительного элемента. В УЭ происходит увеличение сигнала за счет получение энергии извне. В системе автоматического управления используются электрические (электронные, релейные, электромагнитные, магнитные, полупроводниковые), гидравлические и пневматические усилители.

Исполнительный элемент вырабатывает и подает на регулирующий орган объекта управления управляющее воздействие u(t). ИЭ разделяют на:

► электрические (электродвигатели постоянного и переменного тока, однооборотные электрические исполнительные механизмы),

► гидравлические;

► пневматические.

Объект управления – это различные технические устройства, энергетические и силовые установки, транспортные средства, отдельные механизмы.

Корректирующий элемент (внутренняя обратная связь) – это специальное устройство, вводимое в систему для улучшения качества управления.

Главная обратная связь – это связь между выходом системы и входом, образующая замкнутый контур управления.

На объект управления кроме управляющих входных воздействий u(t) влияют и различные внешние возмущающее воздействие f(t), или возмущения, вызывающие изменение управляемой (регулируемой) величины.