Kā darbojas un darbojas automātiskais regulators uz inkubatora kameras piemēra

Vienkāršākais un visizplatītākais tehnisko ierīču darbības automātiskās vadības veids ir automātiskā vadība, ko sauc par metodi, kā noturēt konstantu doto parametru (piemēram, vārpstas griešanās ātrumu, vides temperatūru, tvaika spiedienu) vai metodi, kā nodrošināt tās maiņa saskaņā ar noteiktu likumu. To var veikt ar atbilstošu cilvēka darbību vai automātiski, tas ir, ar atbilstošu tehnisko ierīču - automātisko regulatoru palīdzību.

Regulatorus, kas uztur nemainīgu parametra vērtību, sauc par saviem, bet kontrolierus, kas nodrošina parametra maiņu saskaņā ar noteiktu likumu, sauc par programmatūru.

1765. gadā krievu mehāniķis I. I. Polzunovs izgudroja automātisku regulatoru rūpnieciskiem nolūkiem, kas uzturēja aptuveni nemainīgu ūdens līmeni tvaika katlos. 1784. gadā angļu mehāniķis Dž. Vats izgudroja automātisku regulatoru, kas uzturēja nemainīgu tvaika dzinēja vārpstas griešanās ātrumu.

Regulēšanas process

Apsveriet, kā jūs varat uzturēt nemainīgu temperatūru kamerā, ko sauc termostats, kuras piemērs varētu būt inkubatora kamera.

Inkubators

Termostatus plaši izmanto dažādās rūpniecības nozarēs, īpaši pārtikas rūpniecībā. Visbeidzot, dzīvojamo telpu var uzskatīt arī par termostatu ziemā, ja tā uztur nemainīgu temperatūru ar speciālu vārstu palīdzību, kas tiek piedāvāti uz apkures radiatoriem. Parādīsim, kā tiek veikta neautomātiskā telpas temperatūras kontrole.

Pieņemsim, ka ir vēlams uzturēt temperatūru 20 ° C. To uzrauga ar istabas termometru. Ja tas paceļas augstāk, tad radiatora vārsts ir nedaudz aizvērts. Tas palēnina karstā ūdens plūsmu pēdējā. Tā temperatūra pazeminās un līdz ar to samazinās enerģijas plūsma telpā, kur arī gaisa temperatūra kļūst zemāka.

Kad gaisa temperatūra telpā ir zemāka par 20 ° C, vārsts atveras un tādējādi palielinās karstā ūdens plūsma radiatorā, kā rezultātā temperatūra telpā paaugstinās.

Ar šādu regulēšanu tiek novērotas nelielas gaisa temperatūras svārstības ap iestatīto vērtību (aplūkotajā piemērā aptuveni 20 ° C).

Mehāniskais termostats

Šis piemērs parāda, ka regulēšanas procesā ir jāveic noteiktas darbības:

• izmērīt regulējamo parametru;
• salīdziniet tā vērtību ar iepriekš iestatīto vērtību (šajā gadījumā tiek noteikta tā sauktā vadības kļūda - starpība starp faktisko vērtību un iepriekš iestatīto vērtību);
• ietekmēt procesu atbilstoši kontroles kļūdas vērtībai un zīmei.

Neautomātiskajā regulēšanā šīs darbības veic cilvēks-operators.

Automātiska regulēšana

Regulēšanu var veikt bez cilvēka iejaukšanās, tas ir, ar tehniskiem līdzekļiem. Šajā gadījumā mēs runājam par automātisko regulēšanu, kas tiek veikta, izmantojot automātisko regulatoru. Noskaidrosim, no kādām daļām tas sastāv un kā šīs daļas mijiedarbojas viena ar otru.

Kontrolējamā parametra faktiskās vērtības mērīšanu veic ar mērierīci, ko sauc par sensoru (inkubatora piemērā — temperatūras sensors).

Mērījumu rezultātus sensors sniedz kāda fiziska signāla veidā (termometriskās šķidruma kolonnas augstums, bimetāla plāksnes deformācija, sprieguma vai strāvas vērtība sensora izejā utt.).

Kontrolējamā parametra faktiskās vērtības salīdzināšanu ar doto veic speciāls komparators, ko sauc par nulles ķermeni. Šajā gadījumā tiek noteikta starpība starp kontrolējamā parametra faktisko vērtību un tā norādīto (ti, nepieciešamo) vērtību. Šo atšķirību sauc par kontroles kļūdu. Tas var būt gan pozitīvs, gan negatīvs.

Vadības kļūdas vērtība tiek pārveidota par noteiktu fizisko signālu, kas ietekmē izpildvaru, kas kontrolē kontrolējamā objekta stāvokli. Izpildvaras ietekmes uz objektu rezultātā kontrolējamais parametrs palielinās vai samazinās atkarībā no regulēšanas kļūdas zīmes.

Tādējādi automātiskā regulatora galvenās daļas ir: mērīšanas elements (sensors), atskaites elements (nulles elements) un izpildelements.

Lai nulles elements varētu salīdzināt vadāmā mainīgā izmērīto vērtību ar iestatīto vērtību, ir nepieciešams ievadīt parametra iestatīto vērtību automātiskajā kontrollerī. Tas tiek darīts ar īpašas ierīces, t.s., palīdzību Master, kas noteiktā līmenī pārvērš parametra iestatītās vērtības automātisko regulēšanu fiziskā signālā.

Šajā gadījumā ir svarīgi, lai sensora izeju fiziskajiem signāliem un iestatītajai vērtībai būtu vienāds raksturs. Tikai šajā gadījumā ir iespējams salīdzināt ar nulles ķermeni.

Jāņem vērā arī tas, ka regulēšanas kļūdai atbilstošā izejas signāla jauda, ​​kā likums, ir nepietiekama, lai kontrolētu izpildinstitūcijas darbību. Šajā sakarā norādītais signāls ir iepriekš pastiprināts. Tāpēc automātiskais regulators papildus trim galvenajām norādītajām daļām (sensors, nulles elements un izpildmehānisms) ietver arī iestatījumu un pastiprinātāju.

Tipiska automātiskās vadības sistēmas blokshēma

Kā redzams no šīs diagrammas, automātiskā vadības sistēma ir slēgta. No vadības objekta informācija par vadāmā parametra vērtību nonāk sensorā un pēc tam nulles korpusā, pēc kura vadības kļūdai atbilstošais signāls caur pastiprinātāju nonāk izpildinstitūcijā, kam ir nepieciešamā ietekme uz kontroles objekts.

Signālu kustība no vadības objekta uz nulles korpusu ir atgriezeniskā saite. Atsauksmes ir regulēšanas procesa priekšnoteikums. Šādu slēgtu cilpu ietekmē arī ārējās ietekmes.

Pirmkārt (un tas ir vissvarīgākais), regulēšanas objekts ir pakļauts ārējai ietekmei.Tieši šīs ietekmes izraisa izmaiņas tā stāvokļa parametros un uzliek regulējumu.

Otrkārt, ārējā ietekme uz automātiskās vadības sistēmas ķēdi ir ievade nulles korpusā, izmantojot vadāmā parametra vajadzīgās vērtības iestatīto vērtību, kas tiek noteikta, pamatojoties uz visas sistēmas darbības režīma analīzi, ietver šo automātisko ierīci. Šo analīzi veic cilvēks vai kontroles dators.

Automātisko regulatoru piemēri:

Elektriskā gludekļa termostata ierīce un darbības princips

PID kontrollera izmantošana automatizācijas sistēmās, piemēram, TRM148 OWEN