Pozīciju kontrolleri un divu pozīciju vadība

Vadības objektos, kuriem nav pašlīmeņošanās, nekādu traucējumu efektu nevar lokalizēt bez automātiskā kontrollera palīdzības un līdzsvara stāvoklis netiks sasniegts.

Automātiskā regulatora darbību nosaka attiecības veids starp vadāmā parametra novirzēm un regulējošās struktūras regulējošo iedarbību, kas rodas tā kustības rezultātā. Šo atkarību sauc par kontroliera dinamisko raksturlielumu jeb regulatora regulējošo likumu... Pēc šīs atkarības veida regulatorus iedala pozicionālajos, statiskajos vai proporcionālajos, astatiskajos un izodromos.

Regulatoram pozicionētājā var būt divas vai vairākas fiksētas pozīcijas, no kurām katra atbilst noteiktām kontrolējamā parametra vērtībām.

Atbilstoši pozīciju skaitam regulatori var būt divu pozīciju, trīs pozīciju un vairāku pozīciju.

Praksē vislielākais pielietojums ir divu pozīciju regulatori... Par tiem vajadzētu runāt sīkāk.

Divu pozīciju regulatorā, kad kontrolētais parametrs novirzās no iestatītās vērtības (par lielumu, kas ir lielāks par regulatora nejutīgumu), regulējošais ķermenis ieņem vienu no galējām pozīcijām, kas atbilst maksimālajai vai minimālajai regulējošās vielas iespējamai plūsmai. . Konkrētā gadījumā minimālā vērtība var būt nulles ieplūde.

Regulēšanas korpusa pārvietošana no viena gala stāvokļa uz otru ar ieslēgšanas-izslēgšanas regulēšanu parasti tiek veikta ar lielu ātrumu - teorētiski momentānā laika momentā, kas vienāds ar nulli.

Vienādība starp pieplūdumu un aizplūšanu netiek novērota noteiktai kontrolētā parametra vērtībai. Tas var notikt tikai ar maksimālo vai minimālo slodzi. Tāpēc divu pozīciju kontrolē sistēma parasti atrodas nelīdzsvara stāvoklī. Tā rezultātā kontrolētais parametrs nepārtraukti svārstās abos virzienos no iestatītās vērtības.

Šo svārstību amplitūda, ja nav aizkaves, kā var viegli pieņemt, būs noteikta regulatora nejutīgums... Kontrolējamā parametra iespējamo svārstību zona ir atkarīga no regulatora mirušās zonas un tiek noteikta, pieņemot, ka nav kavēšanās.

Regulatora strupjosla ir vadāmā parametra izmaiņu diapazons, kas nepieciešams, lai uzsāktu kontroliera kustību uz priekšu un atpakaļ. Tā, piemēram, ja telpas temperatūras regulators, kas iestatīts uz 20 ° C, sāk aizvērt regulatoru, kad sildītājam tiek piegādāts karsts ūdens, kad iekšējā gaisa temperatūra paaugstinās līdz 21 °, un atver to 19 ° temperatūrā. , tad šī regulatora mirušā zona ir vienāda ar 2 °.

Iestatīto parametru uzturēšanas precizitāte ar ieslēgšanas-izslēgšanas režīmu ir salīdzinoši augsta.

Ja vadības precizitāte ir pietiekami augsta, tad šķiet, ka ieslēgšanas-izslēgšanas regulatorus var izmantot visās iekārtās. Ieslēgšanas-izslēgšanas vadības pielietojamību vairumā gadījumu nosaka nevis sasniegtā vadības precizitāte, bet gan pieļaujamā pārslēgšanas frekvence. Jāpatur prātā, ka bieža pārslēgšana izraisa ātru regulatora detaļu (ļoti bieži kontaktu) nodilumu un līdz ar to arī tā darbības uzticamības samazināšanos.

Aizkaves klātbūtne pasliktina regulēšanas procesu, jo palielina parametru svārstību amplitūdu, bet, no otras puses, aizkave samazina pārslēgšanas frekvenci un tādējādi paplašina ieslēgšanas-izslēgšanas regulēšanas apjomu.

Elektriskā divu pozīciju temperatūras regulatora shematiska diagramma žāvēšanas krāsnī ir parādīta attēlā. 1.

Rīsi. 1. Elektriskā divu pozīciju termostata shematiskā shēma žāvēšanas skapī: 1 — bimetāla sensors; 2 — sildelements

Šis regulators sastāv no sensora 1 un elektriskā sildelementa 2. Sensors sastāv no diviem bimetāla kontaktplāksnes, kas temperatūras ietekmē, tuvojoties viens otram, var aizvērt vai, gluži pretēji, atvērt elektrisko ķēdi.

Parasti žāvēšanas skapī tiek uzturēta temperatūra 105 ° C. Pēc tam, kad ir sasniegta iestatītā temperatūra, kontakti ir jāaizver un tiek manipulēts ar daļu sildelementa.Nepieciešamo Qpr vērtību pēc sildītāja manevrēšanas var izvēlēties tā, lai tā pilnībā kompensētu siltuma zudumus no žāvēšanas krāsns Qst.

Bet to var arī noregulēt tā, ka, sasniedzot iestatīto temperatūru, sildītājs pilnībā izslēdzas. Pirmajā variantā var panākt, ka Qpr = Qst, tad regulators nepārslēgsies.

attēlā. 2 parāda divu pozīciju vadības procesa raksturlielumus. Šis attēls parāda kontrolētā parametra izmaiņas laika gaitā pēc vienas pēkšņas izmaiņas objekta slodzē Qpr vai Qst. Šeit parādīta arī regulējošā ķermeņa kustība laika gaitā.

Rīsi. 2. Divu pozīciju vadības procesa raksturojums

Jāņem vērā, ka divu pozīciju regulēšanā slodzes izmaiņas izraisa regulējamās vērtības vidējās vērtības izmaiņas, t.i. ko raksturo noteikti pārkāpumi. Novirzi no kontrolētā parametra vidējās vērtības var aprēķināt pēc formulas

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

kur ΔPcm — kontrolējamā parametra maksimālā nobīde no vidējās iestatītās vērtības; ΔTzap — pārsūtīšanas aizkaves laiks; W ir objekta kapacitātes koeficients.

Normālos gadījumos Qpr = Qct un ΔTzap — vērtība ir nenozīmīga. Tāpēc nobīde nevar būt ļoti nozīmīga un nepārsniedz regulatora mirušo zonu.

Ieslēgšanas un izslēgšanas kontrolieru pielietojuma jomas

Divu pozīciju kontrolieri var izmantot gadījumā, ja vadāmā objekta pašizlīdzināšanās pakāpe ir tuvu vienotībai un objekta jutība pret traucējumiem nepārsniedz 0,0005 1 / s, ja nav citu iemeslu, kas jūs spiež. lai pamestu šo kontrolieri. Šie iemesli ietver:

1. Bieža, mazāk par 4 - 5 minūtēm, regulatora ieslēgšana un izslēgšana, ko parasti veic objektos ar zemiem jaudas faktoriem un ar biežām vietas noslodzes izmaiņām.

Jāpatur prātā, ka pieļaujamo pārslēgšanas frekvenci nosaka šī līmeņa regulatoru tehniskā sarežģītība. Šos skaitļus nosaka automātiskās vadības sistēmas prakse. Varbūt nākotnē tos varēs pilnveidot, galvenokārt uz leju. Turklāt jāpatur prātā, ka ir iespējams noteikt pieļaujamo pārslēgšanas frekvenci, iestatot regulatora nepieciešamo kalpošanas laiku, vienlaikus zinot viena regulējuma elementa minimālo standartizēto darbību (ciklu) skaitu.

2. Siltumnesēja padeves pārtraukšanas nepieļaujamība, piemēram, pieplūdes ventilācijas iekārtas gaisa sildītājiem vai gaisa kondicionēšanas iekārtas pirmās apkures gaisa sildītājiem. Jāpatur prātā, ka, ja ziemas sezonā dzesēšanas šķidruma padeve sildītājiem tiek pilnībā vai pat daļēji pārtraukta, tad, strādājot ventilatoram, kas lielā ātrumā iesūc aukstu gaisu, tas var ļoti ātri sasalt.

3.Lielu neregulētu vides parametru noviržu nepieļaujamība.Šeit ir domāts, ka virknē gadījumu viens no gaisa parametriem tiek regulēts, bet otrs netiek regulēts, bet tam ir jābūt noteiktās robežās.

Piemēram, tekstilrūpniecības veikalos var izsaukt noteiktas temperatūras uzturēšanu. Šeit uzdevums ir regulēt tādu temperatūru, pie kuras tiks saglabāti apstākļi relatīvā mitruma uzturēšanai noteiktās robežās. Taču, ja temperatūra tiek uzturēta noteiktajās robežās, relatīvā mitruma svārstības pārsniedz pieļaujamo zonu.

Pēdējais apstāklis ​​skaidrojams ar to, ka vadāmā objekta kapacitātes koeficienti attiecībā pret temperatūru ir salīdzinoši lielāki par tiem pašiem koeficientiem attiecībā pret relatīvo mitrumu. Ļoti bieži praksē šādās darbnīcās ir jāatsakās no ieslēgšanas-izslēgšanas temperatūras kontroles.

4. Kontroles vides parametru krasas un būtiskas novirzes nepieļaujamība atbilstoši kontrolējamo parametru svārstību prasībām.

Piemēram, pieplūdes gaisa temperatūrai pieplūdes kameras gaisa sildītāja sildīšanas jaudas ieslēgšanas-izslēgšanas regulēšanas laikā var būt tik būtiskas novirzes, kas rada nepatīkamas pūšanas sajūtas darba vietā. Kopumā iekšējās temperatūras svārstības nepārsniegs noteiktās robežas.

Šis apstāklis ​​ir izskaidrojams arī ar dažādām gaisa sildītāja kā pieplūdes gaisa temperatūras regulēšanas objekta un ražošanas telpas kā iekštelpu temperatūras regulēšanas objekta jaudas koeficientu vērtībām.

Tādējādi, ja objektam ir piemērota funkcija un nav iemesla atteikties no ieslēgšanas-izslēgšanas kontrollera, vienmēr jācenšas uzstādīt pēdējo. Šāda veida regulators izrādās vienkāršākais un lētākais, visuzticamākais darbībā un neprasa kvalificētu apkopi. Turklāt šādi regulatori nodrošina stabilu regulēšanas kvalitāti.

Svarīgs fakts ir tas, ka divu pozīciju regulatora iedarbināšanai ļoti bieži ir nepieciešams minimāls enerģijas patēriņš, jo tas tiek izmantots tikai aizvēršanas vai atvēršanas brīdī.

Ļoti bieži tiek izmantoti divu pozīciju kontrolieri automātiskai temperatūras kontrolei elektriskajās cepeškrāsnīs.