Styringsmetoder i automationssystemer

V automationssystemer Tre metoder til kontrol anvendes:

1) ved afvigelse af den kontrollerede værdi,

2) ved forstyrrelse (ved belastning),

3) kombineret.

Metode til regulering ved afvigelse af den kontrollerede variabel Lad os overveje at bruge eksemplet med et DC-motorhastighedskontrolsystem (fig. 1).

Under drift oplever motoren D, som genstand for regulering, forskellige forstyrrelser (ændringer i belastningen på motorakslen, spændingen i forsyningsnettet, hastigheden af ​​motoren, der driver ankeret på generatoren D, ændringer i omgivelserne temperatur, hvilket igen fører til ændring i viklingernes modstand og dermed strømmene osv.).

Alle disse forstyrrelser vil få motorhastigheden D til at afvige, hvilket vil forårsage en ændring i f.eks. etc. v. tachogenerator TG. Rheostat P er inkluderet i kredsløbet af tachogeneratoren TG1... Spænding U0 taget af reostaten P1 er inkluderet i forhold til TG tachogeneratorens spænding. Dette resulterer i en spændingsforskel e = U0 — Utg, som føres gennem forstærkeren Y til motoren DP, som flytter skyderen på reostaten P.Spænding U0 svarer til den indstillede værdi af den kontrollerede variabel — rotationsfrekvens ωО, og tachogeneratorspændingen Utg — den aktuelle værdi af rotationshastigheden.

Ris. 1. Skematiske diagrammer for hastighedsregulering af DC-motorer med lukket sløjfe: R — rheostat, OVG — generatormagnetiseringsspole, G — generator, OVD — motormagnetiseringsspole, D — motor, TG — tachogenerator, DP — rheostatskydedrevmotor, U — forstærker.

Hvis forskellen mellem disse værdier (afvigelse) under påvirkning af forstyrrelser overstiger en forudbestemt grænse, vil regulatoren modtage en referencehandling i form af en ændring i generatorens excitationsstrøm, hvilket vil forårsage denne afvigelse at formindske. Et generelt afbøjningssystem er repræsenteret af diagrammet i fig. 2, a.

Ris. 2... Skemaer af reguleringsmetoder: a — ved afvigelse, b — ved forstyrrelse, c — kombineret, P — regulator, RO — reguleringsorgan, ELLER — reguleringsobjekt, ES — sammenligningselement, x(T) er indstilling, Z1 (t) og Z2 (t) — interne regulatoriske påvirkninger, (T) — justerbar værdi, F(T) er en forstyrrende effekt.

Afvigelse af den kontrollerede variabel aktiverer regulatoren, denne handling er altid rettet på en sådan måde, at afvigelsen reduceres. For at opnå forskellen i værdier ε(t) = x(t) - y (f), indføres et sammenligningselement ES i systemet.

Regulatorens handling i styringen af ​​afvigelser forekommer uanset årsagen til ændringen i den kontrollerede variabel. Dette er uden tvivl den store fordel ved denne metode.

En metode til forstyrrelseskontrol, eller forstyrrelseskompensation, er baseret på, at systemet anvender enheder, der kompenserer for påvirkningen af ​​ændringer i forstyrrelseseffekten.

Ris. 3... Skematisk diagram af DC-generatorens spændingsregulering: G — generator, ОВ1 og ОВ2 — generatorens excitationsspoler, Rн — belastningsmodstand, F1 og F.2 — magnetomotive kræfter af excitationsspolerne, Rsh — modstand.

Som et eksempel kan du overveje driften af ​​en jævnstrømsgenerator (fig. 3). Generatoren har to excitationsviklinger: OB1 forbundet parallelt med ankerkredsløbet og OB2 forbundet med en modstand Ri... Feltviklingerne er forbundet på en sådan måde, at deres ppm. F1 og F.2 tilføjer. Generatorterminalspændingen vil afhænge af den samlede ppm. F = F1 + F2.

Efterhånden som belastningsstrømmen Az stiger (belastningsmodstanden Rn falder) burde generatorspændingen UG være faldet på grund af en stigning i spændingsfaldet over generatorarmaturen, men dette vil ikke ske pga. ppm. F2 excitationsspole OB2 stiger, da den er proportional med belastningsstrømmen Az.

Dette vil føre til en stigning i den samlede ppm og følgelig en udligning af generatorspændingen. Dette kompenserer for spændingsfaldet, når belastningsstrømmen ændres - generatorens hovedforstyrrelse. Modstand RNS i dette tilfælde er det en enhed, der giver dig mulighed for at måle interferens — belastning.

I det generelle tilfælde er et diagram over et system, der fungerer ved hjælp af forstyrrelseskompensationsmetoden, vist i fig. 2, b.

Angstlige påvirkninger kan være forårsaget af en række forskellige årsager, så der kan være mere end én af dem.Dette komplicerer analysen af ​​driften af ​​det automatiske kontrolsystem. Det er normalt begrænset til at se på forstyrrelser forårsaget af grundårsagen, såsom belastningsændringer. I dette tilfælde kaldes reguleringen belastningsregulering.

En kombineret metode til regulering (se fig. 2, c) kombinerer de to foregående metoder: ved afvigelse og forargelse. Det bruges i konstruktionen af ​​komplekse automationssystemer, hvor der kræves regulering af høj kvalitet.

Som det følger af fig. 2, i hver justeringsmetode består hvert automatiske justeringssystem af justerbare (justeringsobjekt) og justerings- (regulator) dele. Regulatoren skal i alle tilfælde have et følsomt element, der måler den regulerede variabels afvigelse fra den foreskrevne værdi, samt et reguleringsorgan, der sikrer genoprettelse af den indstillede værdi for den styrede variabel efter dennes afvigelse.

Hvis regulatoren i systemet modtager effekten direkte fra føleelementet og aktiveres af det, så kaldes et sådant kontrolsystem et direkte kontrolsystem, og regulatoren kaldes en direkte virkende regulator.

I direkte virkende regulatorer skal følerelementet udvikle tilstrækkelig kraft til at ændre det regulerende organs position. Denne omstændighed begrænser anvendelsesområdet for direkte regulering, da de har tendens til at gøre det følsomme element lille, hvilket igen skaber vanskeligheder med at opnå tilstrækkelige bestræbelser til at flytte tilsynsorganet.

Effektforstærkere bruges til at øge følsomheden af ​​måleelementet og opnå tilstrækkelig effekt til at bevæge det regulerende organ. En regulator, der arbejder med en effektforstærker, kaldes en indirekte regulator, og systemet som helhed kaldes et indirekte reguleringssystem.

I indirekte kontrolsystemer bruges hjælpemekanismer til at flytte det regulerende organ, der virker fra en ekstern energikilde eller på grund af energien fra det kontrollerede objekt. I dette tilfælde virker det følsomme element kun på hjælpemekanismens styreelement.

Klassificering af automatiseringskontrolmetoder i henhold til typen af ​​kontrolhandlinger

Styresignalet genereres af styresystemet baseret på referencevariablen og signalet fra sensoren, der måler den aktuelle værdi af den styrede variabel. Det modtagne styresignal føres til regulatoren, som konverterer det til en styrehandling af drevet.

Aktuatoren tvinger objektets reguleringslegeme til at indtage en sådan position, at den kontrollerede værdi tenderer mod den indstillede værdi. Under systemdrift måles den aktuelle værdi af den styrede variabel kontinuerligt, derfor vil styresignalet også blive genereret kontinuerligt.

Imidlertid kan drevets regulerende virkning, afhængigt af regulatorens enhed, være kontinuerlig eller intermitterende. I fig. 4 viser a afvigelseskurven Δu for den regulerede værdi y i tid fra den indstillede værdi y0, mens det samtidig i den nederste del af figuren er vist, hvordan styrehandlingen Z skal ændres løbende.Det er lineært afhængigt af styresignalet og falder sammen med det i fase.

Ris. 4. Diagrammer over hovedtyperne af regulatoriske påvirkninger: a — kontinuerlig, b, c — periodisk, d — relæ.

Regulatorer, der producerer en sådan effekt, kaldes kontinuerlige regulatorer, og selve reguleringen er en kontinuerlig regulering... Regulatorer bygget på dette princip virker kun, når der er en kontrolhandling, det vil sige indtil der er en afvigelse mellem den faktiske og den foreskrevne værdien af ​​den kontrollerede variabel.

Hvis under driften af ​​automatiseringssystemet styrehandlingen med et kontinuerligt styresignal afbrydes med bestemte intervaller eller leveres i form af separate impulser, kaldes regulatorerne, der fungerer efter dette princip, periodiske regulatorer (trin eller puls). I princippet er der to mulige måder at danne en periodisk kontrolhandling på.

I fig. 4, b og c viser graferne for den intermitterende styrehandling med kontinuerlig afvigelse Δ fra den kontrollerede værdi.

I det første tilfælde er kontrolhandlingen repræsenteret af separate impulser af samme varighed Δt, der følger i lige tidsintervaller T1 = t2 = t i dette tilfælde er størrelsen af ​​impulserne Z = e(t) proportional med værdien af styresignal på tidspunktet for dannelsen af ​​styrehandlingen.

I det andet tilfælde har alle impulser samme værdi Z = e(t) og følger med regelmæssige intervaller T1 = t2 = t, men har forskellig varighed ΔT. I dette tilfælde afhænger varigheden af ​​impulserne af værdien af ​​styresignalet på tidspunktet for dannelsen af ​​styrehandlingen.Tilsynshandlingen fra tilsynsmyndigheden overføres til tilsynsorganet med tilsvarende diskontinuiteter, hvorved tilsynsorganet også ændrer sin holdning med diskontinuiteter.

I praksis er de også meget udbredte relækontrolsystemer... Lad os overveje princippet om drift af relæstyring, ved at bruge eksemplet på driften af ​​en regulator med to-positionskontrol (fig. 4, d).

On-off kontrolregulatorer inkluderer de regulatorer, der kun har to stabile positioner: en — når afvigelsen af ​​den kontrollerede værdi overstiger den indstillede positive grænse + Δy, og den anden — når afvigelsen skifter fortegn og når den negative grænse -Δy.

Justeringshandlingen i begge positioner er den samme i absolut værdi, men forskellig i fortegn, og denne handling gennem regulatoren får regulatoren til at bevæge sig skarpt på en sådan måde, at den absolutte værdi af afbøjningen altid falder. Hvis værdien af ​​afvigelsen Δу når den tilladte positive værdi + Δу (punkt 1), vil relæet udløses, og kontrolhandlingen -Z vil virke på objektet gennem regulatoren og reguleringsorganet, som er modsat fortegn, men lig i størrelse til den positive værdi af kontrolhandlingen + Z. Afvigelsen af ​​den kontrollerede værdi vil falde efter et vist tidsrum.

Når man når punkt 2, vil afvigelsen Δy blive lig med den tilladte negative værdi -Δy, relæet vil virke og styrehandlingen Z vil ændre sit fortegn til det modsatte osv. Relæregulatorer, sammenlignet med andre regulatorer, er enkle i designet, relativt billige og anvendes i vid udstrækning i de faciliteter, hvor høj følsomhed over for forstyrrende påvirkninger ikke er påkrævet.