Irányítási módszerek automatizálási rendszerekben

V automatizálási rendszerek Három ellenőrzési módszert alkalmaznak:

1) a szabályozott érték eltérésével,

2) zavar (terhelés által),

3) kombinálva.

Szabályozás módja a szabályozott változó eltérésével Nézzük egy egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó rendszer példáját (1. ábra).

Működés közben a D motor, mint szabályozás tárgya különféle zavarokat tapasztal (a motortengely terhelésének változása, a táphálózat feszültsége, a D generátor armatúráját hajtó motor fordulatszáma, a környezet változása hőmérséklet, ami viszont a tekercsek ellenállásának változásához vezet, és így az áramerősségben stb.).

Mindezek a zavarok a motor D fordulatszámának eltérését okozzák, ami változást okoz e. stb. v. tachogenerátor TG. A P reosztát benne van a TG1 tachogenerátor áramkörében... A P1 reosztát által vett U0 feszültség a TG tachogenerátor feszültségével szemben szerepel. Ez e = U0 — Utg feszültségkülönbséget eredményez, amely az Y erősítőn keresztül a DP motorhoz jut, amely a P reosztát csúszkáját mozgatja.Az U0 feszültség megfelel a szabályozott változó beállított értékének – forgási frekvencia ωО, a tachogenerátor feszültsége pedig Utg – a forgási sebesség aktuális értékének.

Rizs. 1. A zárt hurkú egyenáramú motor fordulatszám-szabályozásának vázlatai: R — reosztát, OVG — generátor gerjesztő tekercs, G — generátor, OVD — motor gerjesztő tekercs, D — motor, TG — tachogenerátor, DP — reosztát hajtómotor, U — erősítő.

Ha a zavarok hatására ezen értékek közötti különbség (eltérés) meghalad egy előre meghatározott határt, akkor a szabályozó referencia műveletet kap a generátor gerjesztőáramának változása formájában, amely ezt az eltérést okozza. csökkenteni. Egy általános eltérítési rendszert az 1. ábra diagramja mutat be. 2, a.

Rizs. 2... Szabályozási módszerek sémái: a — eltéréssel, b — zavarással, c — kombinált, P — szabályozó, RO — szabályozó szerv, VAGY — szabályozás tárgya, ES — összehasonlítási elem, x(T) a beállítás, Z1 (t) és Z2 (t) — belső szabályozó hatások, (T) — állítható érték, F(T) zavaró hatás.

A szabályozott változó eltérése aktiválja a szabályozót, ez a művelet mindig úgy van irányítva, hogy az eltérést csökkentse. Az ε(t) = x(t) – y (f) értékek különbségének meghatározásához egy ES összehasonlító elemet vezetünk be a rendszerbe.

A szabályozó tevékenysége az eltérések szabályozásában a szabályozott változó változásának okától függetlenül történik. Ez a módszer kétségtelenül nagy előnye.

A zavarszabályozás vagy a zavarkompenzáció egyik módja azon a tényen alapszik, hogy a rendszer olyan eszközöket használ, amelyek kompenzálják a zavarhatás változásának hatását.

Rizs. 3... Az egyenáramú generátor feszültségszabályozásának vázlata: G — generátor, ОВ1 és ОВ2 — a generátor gerjesztőtekercsei, Rн — terhelési ellenállás, F1 és F.2 — a gerjesztőtekercsek magnetomotoros erői, Rsh — ellenállás.

Példaként vegyük egy egyenáramú generátor működését (3. ábra). A generátornak két gerjesztőtekercse van: az OB1 az armatúra áramkörrel párhuzamosan, az OB2 pedig egy Ri ellenállásra van kötve... A terepi tekercsek úgy vannak bekötve, hogy a ppm. F1 és F.2 hozzáadódik. A generátor kapocsfeszültsége a teljes ppm-től függ. F = F1 + F2.

Az Az terhelési áram növekedésével (az Rn terhelési ellenállás csökkenésével) a generátor UG feszültségének csökkennie kellett volna a generátor armatúráján bekövetkezett feszültségesés növekedése miatt, de ez nem történik meg, mert ppm. Az F2 gerjesztőtekercs OB2 növekszik, ahogy arányos az Az terhelési árammal.

Ez a teljes ppm növekedéséhez, és ennek megfelelően a generátor feszültségének kiegyenlítődéséhez vezet. Ez kompenzálja a feszültségesést, amikor a terhelési áram megváltozik - ez a generátor fő zavara. Ellenállás RNS ebben az esetben egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi az interferencia - terhelés mérését.

Általános esetben egy zavarkompenzációs módszerrel működő rendszer diagramja látható az ábrán. 2, b.

A szorongó hatásokat többféle ok is okozhatja, így ezek közül több is lehet.Ez megnehezíti az automatikus vezérlőrendszer működésének elemzését. Általában a kiváltó okok által okozott zavarok, például a terhelésváltozások vizsgálatára korlátozódik. Ebben az esetben a szabályozást terhelésszabályozásnak nevezzük.

Egy kombinált szabályozási módszer (lásd 2. ábra, c) ötvözi a két korábbi módszert: az eltérés és a felháborodás. Komplex automatizálási rendszerek építésénél használják, ahol jó minőségű szabályozásra van szükség.

ábrából következik. 2, minden beállítási módban minden automatikus beállító rendszer állítható (beállító objektum) és beállító (szabályozó) részekből áll. A szabályozónak minden esetben rendelkeznie kell olyan érzékeny elemmel, amely méri a szabályozott változó eltérését az előírt értéktől, valamint olyan szabályozó testülettel, amely biztosítja a szabályozott változó beállított értékének visszaállítását annak eltérése után.

Ha a rendszerben a szabályozó közvetlenül az érzékelőelemtől kapja a hatást, és az működteti, akkor az ilyen vezérlőrendszert direkt vezérlőrendszernek, a szabályozót pedig közvetlen működésű szabályozónak nevezzük.

A közvetlen működésű szabályozókban az érzékelő elemnek elegendő teljesítményt kell kifejlesztenie a szabályozó test helyzetének megváltoztatásához. Ez a körülmény korlátozza a közvetlen szabályozás alkalmazási körét, mivel hajlamosak az érzékeny elemet kicsinyíteni, ami viszont megnehezíti a szabályozó szerv mozgatásához elegendő erőfeszítést.

A teljesítményerősítők a mérőelem érzékenységének növelésére és a szabályozótest mozgatásához elegendő teljesítmény elérésére szolgálnak. A teljesítményerősítővel működő szabályozót közvetett szabályozónak, a rendszer egészét pedig közvetett szabályozási rendszernek nevezzük.

A közvetett vezérlési rendszerekben segédmechanizmusokat alkalmaznak a szabályozó szerv külső energiaforrásból vagy a vezérelt objektum energiájának hatására történő mozgatására. Ebben az esetben az érzékeny elem csak a segédmechanizmus vezérlőelemére hat.

Az automatizálási vezérlési módszerek osztályozása a vezérlési műveletek típusa szerint

A vezérlőjelet a vezérlőrendszer állítja elő a referenciaváltozó és a vezérelt változó aktuális értékét mérő érzékelő jele alapján. A vett vezérlőjelet a szabályozóhoz tápláljuk, amely a hajtás vezérlési műveletévé alakítja át.

Az aktuátor olyan helyzetbe kényszeríti a tárgy szabályozó testét, hogy a szabályozott érték a beállított érték felé hajlik. A rendszer működése során a szabályozott változó aktuális értékének mérése folyamatosan történik, ezért a vezérlőjel is folyamatosan generálódik.

A hajtás szabályozó hatása azonban a szabályozó eszközétől függően lehet folyamatos vagy szakaszos. ábrán. A 4. ábrán a a szabályozott y érték Δu eltérési görbéjét mutatja időben az y0 beállított értéktől, ugyanakkor az ábra alsó részében látható, hogy a Z szabályozási műveletet hogyan kell folyamatosan változtatni.Lineárisan függ a vezérlőjeltől és fázisban egybeesik vele.

Rizs. 4. A szabályozási hatások főbb típusainak diagramjai: a — folyamatos, b, c — periodikus, d — relé.

Az ilyen hatást kiváltó szabályozókat folyamatos szabályozóknak nevezzük, maga a szabályozás pedig folyamatos szabályozás... Az ezen az elven felépített szabályozók csak akkor működnek, ha van vezérlési tevékenység, vagyis addig, amíg nincs eltérés a tényleges és az előírt között. a szabályozott változó értéke.

Ha az automatizálási rendszer működése során a folyamatos vezérlőjellel végzett vezérlés bizonyos időközönként megszakad, vagy külön impulzusok formájában érkezik, akkor az ezen az elven működő vezérlőket periodikus szabályozóknak (lépés vagy impulzus) nevezzük. Elvileg két lehetséges módja van egy periodikus vezérlési művelet kialakításának.

ábrán. A 4., b és c ábrák a szakaszos szabályozási művelet grafikonját mutatják, folyamatos Δ eltéréssel a szabályozott értéktől.

Az első esetben a vezérlési műveletet különálló, azonos időtartamú Δt impulzusok reprezentálják, amelyek után egyenlő időközönként T1 = t2 = t, ebben az esetben a Z = e(t) impulzusok nagysága arányos az impulzusok értékével. vezérlőjel a vezérlőművelet kialakulásának pillanatában.

A második esetben az összes impulzus azonos értékű Z = e(t) és szabályos időközönként következik T1 = t2 = t, de eltérő ΔT időtartamúak. Ebben az esetben az impulzusok időtartama a vezérlőjel értékétől függ a vezérlőművelet kialakulásakor.A szabályozó hatósági intézkedése a megfelelő megszakításokkal átkerül a szabályozó testülethez, ami miatt a szabályozó szerv is változtat az álláspontján a megszakításokkal.

A gyakorlatban széles körben elterjedt relé vezérlőrendszerek is... Tekintsük a relévezérlés működési elvét, egy kétállású vezérlésű szabályozó működésének példáján (4. ábra, d).

A ki-be szabályozó szabályozók közé tartoznak azok a szabályozók, amelyeknek csak két stabil pozíciója van: az egyik — amikor a szabályozott érték eltérése meghaladja a beállított pozitív határértéket + Δy, a másik pedig — amikor az eltérés előjelet vált és eléri a negatív határértéket -Δy.

A beállító művelet mindkét pozícióban abszolút értékben azonos, de előjelben eltérő, és ez a szabályozón keresztüli művelet a kormányzót olyan éles mozgásra készteti, hogy az eltérítés abszolút értéke mindig csökken. Ha a Δу eltérés értéke eléri a megengedett pozitív + Δу értéket (1. pont), akkor a relé kiold, és a -Z vezérlőművelet hat a tárgyra a szabályozón és a szabályozó testen keresztül, ami ellentétes előjelű, de egyenlő előjelű. nagysága a vezérlőművelet pozitív értékéhez + Z. A szabályozott érték eltérése egy bizonyos idő elteltével csökkenni fog.

A 2. pontot elérve a Δy eltérés egyenlő lesz a megengedett negatív -Δy értékkel, a relé működni fog és a Z vezérlési művelet az ellenkező előjelét váltja, stb. A relévezérlők a többi vezérlőhöz képest egyszerű kialakításúak, viszonylag olcsók, és széles körben használják azokban a létesítményekben, ahol nem szükséges a zavaró hatásokkal szembeni nagy érzékenység.