Metode upravljanja u sustavima automatizacije

V sustavi automatizacije Primjenjuju se tri metode kontrole:

1) odstupanjem kontrolirane vrijednosti,

2) poremećajem (opterećenjem),

3) kombinirani.

Metoda regulacije odstupanjem regulirane veličine Razmotrimo na primjeru sustava upravljanja brzinom vrtnje istosmjernog motora (slika 1).

Tijekom rada motor D, kao objekt regulacije, doživljava razne smetnje (promjene opterećenja na vratilu motora, napona napojne mreže, brzine vrtnje motora koji pokreće armaturu generatora D, promjene okoline). temperature, što zauzvrat dovodi do promjene otpora namota, a time i struja, itd.).

Sve ove perturbacije uzrokovat će odstupanje brzine motora D, što će uzrokovati promjenu e. itd. v. tahogenerator TG. Reostat P uključen je u strujni krug tahogeneratora TG1... Napon U0 koji preuzima reostat P1 uključen je protiv napona tahogeneratora TG. Time nastaje razlika napona e = U0 — Utg koja se preko pojačala Y dovodi do motora DP koji pomiče klizač reostata P.Napon U0 odgovara zadanoj vrijednosti regulirane veličine — frekvenciji vrtnje ωO, a napon tahogeneratora Utg — trenutnoj vrijednosti brzine vrtnje.

Riža. 1. Shematski dijagrami za regulaciju brzine vrtnje istosmjernog motora u zatvorenoj petlji: R — reostat, OVG — uzbudni svitak generatora, G — generator, OVD — uzbudni svitak motora, D — motor, TG — tahogenerator, DP — pogonski motor reostata, U — pojačalo.

Ako, pod utjecajem poremećaja, razlika između ovih vrijednosti (odstupanje) prijeđe unaprijed određenu granicu, tada će regulator dobiti referentnu akciju u obliku promjene u pobudnoj struji generatora, što će uzrokovati ovo odstupanje smanjiti. Opći sustav otklona predstavljen je dijagramom na sl. 2, a.

Riža. 2... Sheme načina regulacije: a — odstupanjem, b — smetnjom, c — kombinirano, P — regulator, RO — regulatorno tijelo, OR — objekt regulacije, ES — element usporedbe, x(T) je postavka, Z1 (t) i Z2 (t) — unutarnji regulatorni utjecaji, (T) — podesiva vrijednost, F(T) je ometajući učinak.

Odstupanje regulirane veličine aktivira regulator, to djelovanje je uvijek usmjereno na način da se smanji odstupanje. Da bi se dobila razlika u vrijednostima ε(t) = x(t) — y (f), u sustav se uvodi usporedni element ES.

Djelovanje regulatora u regulaciji odstupanja događa se neovisno o razlogu promjene regulirane veličine. To je nedvojbeno velika prednost ove metode.

Metoda kontrole smetnji, odnosno kompenzacija smetnji, temelji se na činjenici da sustav koristi uređaje koji kompenziraju utjecaj promjena u učinku smetnji.

Riža. 3... Shema regulacije napona istosmjernog generatora: G — generator, OV1 i OV2 — uzbudni svici generatora, Rn — otpor opterećenja, F1 i F.2 — magnetomotorne sile uzbudnih svitaka, Rsh — otpor.

Kao primjer, razmotrite rad generatora istosmjerne struje (slika 3). Generator ima dva uzbudna namota: OB1 spojen paralelno s armaturnim strujnim krugom i OB2 spojen na otpor Ri... Namoti polja spojeni su tako da im ppm. F1 i F.2 dodati. Napon na stezaljkama generatora ovisit će o ukupnom ppm. F = F1 + F2.

Kako struja opterećenja Az raste (otpor opterećenja Rn opada) napon generatora UG trebao bi se smanjiti zbog povećanja pada napona na armaturi generatora, ali to se neće dogoditi jer ppm. F2 uzbudni svitak OB2 raste jer je proporcionalan struji opterećenja Az.

To će dovesti do povećanja ukupnog ppm i, sukladno tome, do izjednačavanja napona generatora. Ovo kompenzira pad napona kada se struja opterećenja mijenja - glavna smetnja generatora. Otpor RNS u ovom slučaju je uređaj koji vam omogućuje mjerenje smetnji — opterećenja.

U općem slučaju, dijagram sustava koji radi metodom kompenzacije poremećaja prikazan je na slici. 2, b.

Anksiozni utjecaji mogu biti uzrokovani raznim razlozima, pa ih može biti više od jednog.To komplicira analizu rada sustava automatskog upravljanja. Obično je ograničeno na promatranje poremećaja uzrokovanih temeljnim uzrokom, kao što su promjene opterećenja. U tom slučaju regulacija se naziva regulacija opterećenja.

Kombinirana metoda regulacije (vidi sliku 2, c) kombinira dvije prethodne metode: odstupanjem i prestupom. Koristi se u izgradnji složenih sustava automatizacije gdje je potrebna kvalitetna regulacija.

Kao što slijedi sa sl. 2, u svakoj metodi podešavanja, svaki sustav automatskog podešavanja sastoji se od podesivih (objekt podešavanja) i dijelova za podešavanje (regulator). U svim slučajevima regulator mora imati osjetljivi element koji mjeri odstupanje regulirane veličine od propisane vrijednosti, kao i regulacijsko tijelo koje osigurava ponovno uspostavljanje zadane vrijednosti regulirane veličine nakon njenog odstupanja.

Ako u sustavu regulator prima učinak izravno od osjetnog elementa i njime se pokreće, tada se takav sustav upravljanja naziva sustavom izravnog upravljanja, a regulator naziva regulatorom izravnog djelovanja.

U regulatorima s izravnim djelovanjem, osjetilni element mora razviti dovoljnu snagu za promjenu položaja regulacijskog tijela. Ova okolnost ograničava područje primjene izravne regulacije, jer imaju tendenciju da osjetljivi element budu mali, što zauzvrat stvara poteškoće u dobivanju napora dovoljnih za pomicanje regulatornog tijela.

Pojačala snage koriste se za povećanje osjetljivosti mjernog elementa i dobivanje dovoljne snage za pokretanje regulacijskog tijela. Regulator koji radi s pojačalom snage naziva se indirektni regulator, a sustav u cjelini naziva se indirektni regulacijski sustav.

U neizravnim sustavima upravljanja koriste se pomoćni mehanizmi za pomicanje regulacijskog tijela koji djeluju iz vanjskog izvora energije ili zahvaljujući energiji upravljanog objekta. U ovom slučaju, osjetljivi element djeluje samo na upravljački element pomoćnog mehanizma.

Klasifikacija metoda upravljanja automatizacijom prema vrsti upravljačkih djelovanja

Upravljački signal generira upravljački sustav na temelju referentne varijable i signala sa senzora koji mjeri stvarnu vrijednost regulirane varijable. Primljeni upravljački signal dovodi se do regulatora, koji ga pretvara u upravljačko djelovanje pogona.

Aktuator prisiljava regulacijsko tijelo objekta da zauzme takav položaj da kontrolirana vrijednost teži zadanoj vrijednosti. Tijekom rada sustava kontinuirano se mjeri trenutna vrijednost regulirane veličine, stoga će se i upravljački signal kontinuirano generirati.

Međutim, regulacijsko djelovanje pogona, ovisno o uređaju regulatora, može biti kontinuirano ili povremeno. Na sl. 4, a prikazuje krivulju odstupanja Δu regulirane vrijednosti y u vremenu od zadane vrijednosti y0, dok je istovremeno u donjem dijelu slike prikazano kako se upravljački učinak Z mora kontinuirano mijenjati.On je linearno ovisan o upravljačkom signalu i podudara se s njim u fazi.

Riža. 4. Dijagrami glavnih vrsta regulatornih utjecaja: a — kontinuirani, b, c — periodični, d — relejni.

Regulatori koji proizvode takav učinak nazivaju se kontinuirani regulatori, a sama regulacija je kontinuirana regulacija... Regulatori izgrađeni na ovom principu rade samo kada postoji regulacijsko djelovanje, odnosno dok ne postoji odstupanje između stvarnog i propisanog vrijednost kontrolirane varijable.

Ako se tijekom rada automatiziranog sustava radnja upravljanja kontinuiranim upravljačkim signalom prekida u određenim intervalima ili se dovodi u obliku zasebnih impulsa, tada se regulatori koji rade na ovom principu nazivaju periodički regulatori (stepenasti ili impulsni). U principu, postoje dva moguća načina za formiranje periodičkog upravljačkog djelovanja.

Na sl. 4, b i c prikazuju grafikone povremenog regulacijskog djelovanja s kontinuiranim odstupanjem Δ od kontrolirane vrijednosti.

U prvom slučaju, upravljačko djelovanje je predstavljeno odvojenim impulsima istog trajanja Δt, koji slijede u jednakim vremenskim intervalima T1 = t2 = t u ovom slučaju je veličina impulsa Z = e(t) proporcionalna vrijednosti upravljački signal u trenutku formiranja upravljačkog djelovanja.

U drugom slučaju svi impulsi imaju istu vrijednost Z = e(t) i slijede u pravilnim intervalima T1 = t2 = t, ali imaju različito trajanje ΔT. U tom slučaju trajanje impulsa ovisi o vrijednosti upravljačkog signala u trenutku formiranja upravljačkog djelovanja.Regulatorno djelovanje s regulatora prenosi se na regulatorno tijelo s odgovarajućim diskontinuitetima, zbog čega i regulatorno tijelo s diskontinuitetima mijenja svoj položaj.

U praksi su također naširoko korišteni relejni upravljački sustavi ... Razmotrimo princip rada relejnog upravljanja, koristeći primjer rada regulatora s dvopoložajnom kontrolom (slika 4, d).

On-off regulacijski regulatori uključuju one regulatore koji imaju samo dva stabilna položaja: jedan — kada odstupanje kontrolirane vrijednosti prijeđe zadanu pozitivnu granicu + Δy, a drugi — kada odstupanje promijeni predznak i dosegne negativnu granicu -Δy.

Djelovanje podešavanja u oba položaja je isto u apsolutnoj vrijednosti, ali različito u predznaku, a ovo djelovanje kroz regulator uzrokuje naglo pomicanje regulatora na takav način da se apsolutna vrijednost otklona uvijek smanjuje. Ako vrijednost odstupanja Δu dosegne dopuštenu pozitivnu vrijednost + Δu (točka 1), relej će se aktivirati i na objekt će djelovati upravljačko djelovanje -Z preko regulatora i regulacijskog tijela koje je suprotnog predznaka, ali jednakog po veličine na pozitivnu vrijednost regulacijskog djelovanja + Z. Odstupanje kontrolirane vrijednosti smanjit će se nakon određenog vremena.

Dosegnuvši točku 2, odstupanje Δy će postati jednako dopuštenoj negativnoj vrijednosti -Δy, relej će raditi i upravljačka radnja Z će promijeniti svoj predznak u suprotan, itd. Relejni regulatori, u usporedbi s drugim regulatorima, jednostavnog su dizajna, relativno jeftini i naširoko se koriste u onim objektima gdje nije potrebna visoka osjetljivost na ometajuće utjecaje.