Kontroles metodes automatizācijas sistēmās

V automatizācijas sistēmas Tiek izmantotas trīs kontroles metodes:

1) ar novirzi no kontrolētās vērtības,

2) ar traucējumiem (no slodzes),

3) kombinēti.

Regulēšanas metode ar vadāmā mainīgā novirzi Apskatīsim līdzstrāvas motora ātruma regulēšanas sistēmas piemēru (1. att.).

Darbības laikā motors D kā regulēšanas objekts piedzīvo dažādus traucējumus (motora vārpstas slodzes izmaiņas, barošanas tīkla spriegums, ģeneratora D armatūru dzenošā motora ātrums, izmaiņas apkārtējā vidē. temperatūra, kas savukārt izraisa izmaiņas tinumu pretestībā un līdz ar to arī strāvās utt.).

Visas šīs perturbācijas izraisīs dzinēja apgriezienu skaita D novirzes, kas izraisīs izmaiņas e. utt. v. tahoģenerators TG. Reostats P ir iekļauts tahoģeneratora TG1 ķēdē... Reostata P1 ņemtais spriegums U0 ir iekļauts pret TG tahoģeneratora spriegumu. Tā rezultātā rodas sprieguma starpība e = U0 — Utg, kas caur pastiprinātāju Y tiek padots motoram DP, kas pārvieto reostata P slīdni.Spriegums U0 atbilst vadāmā mainīgā iestatītajai vērtībai — rotācijas frekvence ωО, bet tahoģeneratora spriegums Utg — griešanās ātruma pašreizējai vērtībai.

Rīsi. 1. Slēgta kontūra līdzstrāvas motora ātruma regulēšanas shematiskās diagrammas: R — reostats, OVG — ģeneratora ierosmes spole, G — ģenerators, OVD — motora ierosmes spole, D — motors, TG — tahoģenerators, DP — reostata slīddzinējs, U — pastiprinātājs.

Ja traucējumu ietekmē starpība starp šīm vērtībām (novirze) pārsniedz iepriekš noteiktu robežu, regulators saņems atsauces darbību ģeneratora ierosmes strāvas izmaiņu veidā, kas izraisīs šo novirzi. Samazināt. Vispārēja novirzes sistēma ir attēlota diagrammā attēlā. 2, a.

Rīsi. 2... Regulēšanas metožu shēmas: a — pēc novirzes, b — ar traucējumiem, c — kombinēts, P — regulators, RO — regulējošā iestāde, VAI — regulēšanas objekts, ES — salīdzināšanas elements, x(T) ir iestatījums, Z1 (t) un Z2 (t) — iekšējās regulējošās ietekmes, (T) — regulējama vērtība, F(T) ir traucējošs efekts.

Kontrolējamā mainīgā novirze aktivizē regulatoru, šī darbība vienmēr tiek virzīta tā, lai novirze samazinātu. Lai iegūtu vērtību starpību ε(t) = x(t) — y (f), sistēmā tiek ievadīts salīdzināšanas elements ES.

Regulatora darbība noviržu kontrolē notiek neatkarīgi no kontrolētā mainīgā lieluma izmaiņu iemesla. Tā neapšaubāmi ir šīs metodes lielā priekšrocība.

Traucējumu kontroles jeb traucējumu kompensācijas metode ir balstīta uz to, ka sistēmā tiek izmantotas ierīces, kas kompensē traucējumu efekta izmaiņu ietekmi.

Rīsi. 3... Līdzstrāvas ģeneratora sprieguma regulēšanas shematiskā diagramma: G — ģenerators, ОВ1 un ОВ2 — ģeneratora ierosmes spoles, Rн — slodzes pretestība, F1 un F.2 — ierosmes spoļu magnetomotīves spēki, Rsh — pretestība.

Kā piemēru aplūkosim līdzstrāvas ģeneratora darbību (3. att.). Ģeneratoram ir divi ierosmes tinumi: OB1 savienots paralēli armatūras ķēdei un OB2 savienots ar pretestību Ri... Lauka tinumi ir savienoti tā, lai to ppm. F1 un F.2 pievieno. Ģeneratora spailes spriegums būs atkarīgs no kopējā ppm. F = F1 + F2.

Palielinoties slodzes strāvai Az (samazinoties slodzes pretestībai Rn), ģeneratora spriegumam UG vajadzēja samazināties, jo palielinājās sprieguma kritums ģeneratora armatūrai, bet tas nenotiks, jo ppm. F2 ierosmes spole OB2 palielinās, jo tas ir proporcionāls slodzes strāvai Az.

Tas novedīs pie kopējā ppm palielināšanās un attiecīgi ģeneratora sprieguma izlīdzināšanas. Tas kompensē sprieguma kritumu, mainoties slodzes strāvai - galvenais ģeneratora traucējums. Resistance RNS šajā gadījumā tā ir ierīce, kas ļauj izmērīt traucējumus — slodzi.

Vispārīgā gadījumā sistēmas diagramma, kas darbojas ar traucējumu kompensācijas metodi, ir parādīta attēlā. 2, b.

Nemierīgu ietekmi var izraisīt dažādi iemesli, tāpēc to var būt vairāk nekā viens.Tas sarežģī automātiskās vadības sistēmas darbības analīzi. Parasti tas aprobežojas ar traucējumu, ko izraisa galvenais cēlonis, piemēram, slodzes izmaiņas, aplūkošanu. Šajā gadījumā regulēšanu sauc par slodzes regulēšanu.

Kombinētā regulēšanas metode (sk. 2. att., c) apvieno divas iepriekšējās metodes: ar novirzi un sašutumu. To izmanto sarežģītu automatizācijas sistēmu būvniecībā, kur nepieciešams kvalitatīvs regulējums.

Kā izriet no att. 2, katrā regulēšanas metodē katra automātiskās regulēšanas sistēma sastāv no regulējamām (regulēšanas objekta) un regulējošām (regulatora) daļām. Regulatoram visos gadījumos jābūt jutīgam elementam, kas mēra vadāmā mainīgā novirzi no noteiktās vērtības, kā arī regulējošai institūcijai, kas nodrošina vadāmā mainīgā iestatītās vērtības atjaunošanu pēc tā novirzes.

Ja sistēmā regulators saņem efektu tieši no sensora elementa un ar to tiek iedarbināts, tad šādu vadības sistēmu sauc par tiešās vadības sistēmu un regulatoru par tiešās darbības regulatoru.

Tiešas darbības regulatoros sensoram ir jāattīsta pietiekama jauda, ​​lai mainītu regulējošās struktūras stāvokli. Šis apstāklis ​​ierobežo tiešā regulējuma piemērošanas jomu, jo tie mēdz padarīt jutīgo elementu mazu, kas savukārt rada grūtības iegūt pietiekamus centienus, lai pārvietotu regulējošo iestādi.

Jaudas pastiprinātājus izmanto, lai palielinātu mērelementa jutību un iegūtu pietiekamu jaudu regulējošā korpusa pārvietošanai. Regulatoru, kas darbojas ar jaudas pastiprinātāju, sauc par netiešo regulatoru, un sistēmu kopumā sauc par netiešās regulēšanas sistēmu.

Netiešās vadības sistēmās tiek izmantoti palīgmehānismi, lai pārvietotu regulējošo iestādi, kas darbojas no ārēja enerģijas avota vai kontrolējamā objekta enerģijas dēļ. Šajā gadījumā jutīgais elements iedarbojas tikai uz palīgmehānisma vadības elementu.

Automatizācijas vadības metožu klasifikācija pēc vadības darbību veida

Vadības signālu ģenerē vadības sistēma, pamatojoties uz atsauces mainīgo un signālu no sensora, kas mēra vadāmā mainīgā faktisko vērtību. Saņemtais vadības signāls tiek padots regulatoram, kas to pārvērš piedziņas vadības darbībā.

Izpildmehānisms piespiež objekta regulējošo korpusu ieņemt tādu pozīciju, lai kontrolētā vērtība tiecas uz iestatīto vērtību. Sistēmas darbības laikā tiek nepārtraukti mērīta vadāmā mainīgā pašreizējā vērtība, tāpēc arī vadības signāls tiks ģenerēts nepārtraukti.

Tomēr piedziņas regulēšanas darbība atkarībā no regulatora ierīces var būt nepārtraukta vai periodiska. attēlā. 4, a parāda vadāmās vērtības y novirzes līkni Δu laikā no iestatītās vērtības y0, savukārt attēla apakšējā daļā ir parādīts, kā nepārtraukti jāmaina vadības darbība Z.Tas ir lineāri atkarīgs no vadības signāla un sakrīt ar to fāzē.

Rīsi. 4. Galveno regulējošo ietekmju veidu diagrammas: a — nepārtraukta, b, c — periodiska, d — relejs.

Regulatori, kas rada šādu efektu, tiek saukti par nepārtrauktiem regulatoriem, un pati regulēšana ir nepārtraukta regulēšana... Regulatori, kas veidoti pēc šī principa, darbojas tikai tad, kad notiek kontroles darbība, tas ir, līdz ir novirze starp faktisko un noteikto. kontrolētā mainīgā vērtība.

Ja automatizācijas sistēmas darbības laikā vadības darbība ar nepārtrauktu vadības signālu tiek pārtraukta noteiktos intervālos vai tiek piegādāta atsevišķu impulsu veidā, tad kontrolierus, kas darbojas pēc šī principa, sauc par periodiskiem regulatoriem (soli vai impulsu). Principā ir divi iespējamie veidi, kā izveidot periodisku kontroles darbību.

attēlā. 4, b un c attēlo intermitējošas vadības darbības grafikus ar nepārtrauktu novirzi Δ no kontrolētās vērtības.

Pirmajā gadījumā vadības darbību attēlo atsevišķi impulsi ar vienādu ilgumu Δt, kas seko vienādos laika intervālos T1 = t2 = t, šajā gadījumā impulsu lielums Z = e(t) ir proporcionāls impulsa vērtībai. vadības signāls vadības darbības veidošanās brīdī.

Otrajā gadījumā visiem impulsiem ir vienāda vērtība Z = e(t) un tie seko ar regulāriem intervāliem T1 = t2 = t, bet tiem ir atšķirīgs ilgums ΔT. Šajā gadījumā impulsu ilgums ir atkarīgs no vadības signāla vērtības vadības darbības veidošanās brīdī.Regulatora regulējošā darbība tiek nodota regulatīvajai iestādei ar attiecīgiem pārtraukumiem, kuru dēļ arī regulējošā iestāde maina savu pozīciju ar pārtraukumiem.

Praksē tās ir arī plaši izmantotas releju vadības sistēmas... Apskatīsim releja vadības darbības principu, izmantojot regulatora darbības piemēru ar divu pozīciju vadību (4. att., d).

Pie ieslēgšanas-izslēgšanas vadības regulatoriem pieder tie regulatori, kuriem ir tikai divas stabilas pozīcijas: viens — kad regulējamās vērtības novirze pārsniedz noteikto pozitīvo robežu + Δy, un otrs — kad novirze maina zīmi un sasniedz negatīvo robežu -Δy.

Pielāgošanas darbība abās pozīcijās ir vienāda pēc absolūtās vērtības, bet atšķiras pēc zīmes, un šī darbība caur regulatoru liek regulatoram strauji kustēties tā, ka novirzes absolūtā vērtība vienmēr samazinās. Ja novirzes Δу vērtība sasniedz pieļaujamo pozitīvo vērtību + Δу (punkts 1), relejs iedarbināsies un vadības darbība -Z iedarbosies uz objektu caur regulatoru un regulējošo institūciju, kas ir pretēja zīmē, bet vienāda lielums līdz kontroles darbības pozitīvajai vērtībai + Z. Kontrolētās vērtības novirze pēc noteikta laika samazināsies.

Sasniedzot punktu 2, novirze Δy kļūs vienāda ar pieļaujamo negatīvo vērtību -Δy, relejs darbosies un vadības darbība Z mainīs savu zīmi uz pretējo utt. Releju kontrolleri, salīdzinot ar citiem kontrolieriem, pēc konstrukcijas ir vienkārša, salīdzinoši lēti un tiek plaši izmantoti tajos objektos, kur nav nepieciešama augsta jutība pret traucējošām ietekmēm.