Гистерезис для инженеров. Петля гистерезиса. Прерванные процессы на петле гистерезиса. Смена направления процесса.
Гистерезис по определению, это свойство систем, которые не сразу следуют приложенным силам. Реакция этих систем зависит от сил, действовавших ранее, то есть системы зависят от собственной истории.
|
Рисунок 1. Классическая петля гистерезиса. |
По пунктам:
- казалось бы, что любая выявленная на широком интервале, аналитическая зависимость физических величин вида Y=f(X) при премещении из точки 0(условный ноль, для удобства) в точку 1 является хорошим описанием процесса
- но, на самом деле, некоторые процессы всегда в одну сторону идут по одной кривой, а в другую по другой ( сходясь в конечных точках) - напоминает ежедневный путь на работу и обратно верно?
- эти явления и получили название явлений "классического гистерезиса", к основным из которых относят:
- магнитный гистерезис
- сегнетоэлектрический гистерезис
- упругий гистерезис
- многие другие
- мы же рассмотрим и явления классического гистерезиса и огромный класс явлений, которые, на первый взгляд, являются явлениями гистерезиса, но показывают совершенно самостоятельное поведение, назовем их "инженерный гистерезис"
- подробные описания явлений классического гистерезиса широко доступны и не являются предметом рассмотрения
|
Что такое "инженерный гистерезис"? В отличие от классического гистерезиса "инженерный гистерезис" обусловлен не остаточными явлениями в системе при смене направления процесса, а резким изменением свойств системы в точках начала и конца процесса (например, при срабатывании автоматики, меняющем коммутацию/геометрию/логику и др. внутри системы).
Проиллюстрируем разницу. Рисунки 2 и 3 показывают полные кривые гистерезиса для классического и инженерного гистерезисов. При движении из точки 0 в точку 1 при отличий нет. Но!
Рассмотрим вопрос о том, как ведет себя система, обладающая гистерезисом по каким-то свойствам (характеристикам) в том случае, если процесс перемещения из точки начала процесса в точку конца будет прерван где-то посередине.
|
|
|
|
Рисунок 2. Классический гистерезис. Смена направления процесса. |
Рисунок 3. "Инженерный гистерезис". Смена направления процесса. |
Обратите внимание! В классическом гистерезисе смена направления процесса образует новую петлю гистерезиса. В "инженерном гистерезисе" при недостижении крайних точек процесса ничего подобного не происходит. К чему это приведет?
|
Рисунок 4. Прерваный процесс на петле "инженерного гистерезиса". |
- Контрольный параметр Y для работы автоматики зависит от рабочего параметра Р, и на первый вид эта зависимость - гистерезис, хоть это и не так на самом деле
- В зависимости от того, на каком из участков процесса находится рабочая точка сейчас эта зависимость носит различный характер
- При аварии или обрыве питания, в зависимости от настроек работы системы "по умолчанию" для промежуточных точек между уровнями включения и выключения автоматики повторный запуск наверняка приведет к нештатным относительно контрольного параметра значениям рабочего параметра
- Требуется определенное внимание инженера при перезапуске процесса к тому на каком из этапов процесса произошел сбой
- Иногда требуются специальные решения для защиты логики системы от неверной интерпретации состояния системы
- Проблема особенно характерна для систем с дискретным (релейным) регулированием, но не только для них
- Данный процесс, строго говоря, вообще гистерезисом не является и употребление термина может вызывать недопонимание при общении с другими инженерами и, особенно, с инженерами-учеными
- другое прочее
|
Автор: Karlitto Brigante 2009
|
главная страница / / Техническая информация / / Инженерное ремесло / / Теория автоматического управления (регулирования). ТАУ. АСУТП. / / Гистерезис для инженеров. Петля гистерезиса. Прерванные процессы на петле гистерезиса. Смена направления процесса.