Valdymo metodai automatikos sistemose

V automatizavimo sistemos Taikomi trys kontrolės būdai:

1) nukrypstant nuo kontroliuojamos vertės,

2) dėl trikdžių (dėl apkrovos),

3) kombinuotas.

Reguliavimo pagal valdomo kintamojo nuokrypį metodas Panagrinėkime nuolatinės srovės variklio greičio reguliavimo sistemos pavyzdį (1 pav.).

Veikimo metu variklis D, kaip reguliavimo objektas, patiria įvairius sutrikimus (kinta variklio veleno apkrova, maitinimo tinklo įtampa, generatoriaus D armatūrą varančio variklio greitis, keičiasi aplinkos temperatūra, o tai savo ruožtu keičia apvijų varžą, taigi ir sroves ir pan.).

Dėl visų šių trikdžių nukryps variklio sūkių skaičius D, dėl ko pasikeis e. ir tt v. tachogeneratorius TG. Reostatas P įtrauktas į tachogeneratoriaus TG1 grandinę... Įtampa U0, kurią paima reostatas P1, įtraukiama prieš TG tachogeneratoriaus įtampą. Dėl to susidaro įtampos skirtumas e = U0 — Utg, kuris per stiprintuvą Y tiekiamas į variklį DP, kuris judina reostato P slankiklį.Įtampa U0 atitinka nustatytą valdomo kintamojo reikšmę — sukimosi dažnį ωО, o tachogeneratoriaus įtampą Utg — esamą sukimosi greičio reikšmę.

Ryžiai. 1. Uždarojo kontūro nuolatinės srovės variklio greičio reguliavimo scheminės schemos: R — reostatas, OVG — generatoriaus sužadinimo ritė, G — generatorius, OVD — variklio sužadinimo ritė, D — variklis, TG — tachogeneratorius, DP — reostato slydimo variklis, U — stiprintuvas.

Jei, veikiant trikdžiams, skirtumas tarp šių verčių (nukrypimas) viršija iš anksto nustatytą ribą, reguliatorius gaus atskaitos veiksmą generatoriaus sužadinimo srovės pasikeitimo forma, dėl kurios šis nuokrypis sukels. sumažinti. Bendroji nukreipimo sistema pavaizduota diagramoje fig. 2, a.

Ryžiai. 2... Reguliavimo metodų schemos: a – pagal nuokrypį, b – pagal trikdžius, c – kombinuotas, P – reguliatorius, RO – reguliavimo institucija, ARBA – reguliavimo objektas, ES – palyginimo elementas, x(T) yra nustatymas, Z1 (t) ir Z2 (t) – vidinės reguliavimo įtakos, (T) – reguliuojama reikšmė, F(T) yra trikdantis poveikis.

Valdomo kintamojo nuokrypis įjungia reguliatorių, šis veiksmas visada nukreiptas taip, kad nukrypimas būtų sumažintas. Norint gauti reikšmių skirtumą ε(t) = x(t) — y (f), į sistemą įvedamas palyginimo elementas ES.

Reguliatoriaus veiksmas valdant nukrypimus atsiranda nepriklausomai nuo kontroliuojamo kintamojo pasikeitimo priežasties. Tai neabejotinai didelis šio metodo privalumas.

Trikdžių valdymo, arba trikdžių kompensavimo, metodas pagrįstas tuo, kad sistemoje naudojami įrenginiai, kurie kompensuoja trikdžių poveikio pokyčių įtaką.

Ryžiai. 3... Nuolatinės srovės generatoriaus įtampos reguliavimo schema: G — generatorius, ОВ1 ir ОВ2 — generatoriaus žadinimo ritės, Rн — apkrovos varža, F1 ir F.2 — žadinimo ritių magnetovaros jėgos, Rsh — varža.

Kaip pavyzdį apsvarstykite nuolatinės srovės generatoriaus veikimą (3 pav.). Generatorius turi dvi žadinimo apvijas: OB1 lygiagrečiai sujungtą su inkaro grandine ir OB2 prijungtą prie varžos Ri... Lauko apvijos sujungtos taip, kad jų ppm. F1 ir F.2 pridėti. Generatoriaus gnybtų įtampa priklausys nuo bendros ppm. F = F1 + F2.

Didėjant apkrovos srovei Az (mažėjant apkrovos varžai Rn), generatoriaus įtampa UG turėjo sumažėti dėl padidėjusios įtampos kritimo generatoriaus armatūroje, bet taip neatsitiks, nes ppm. F2 žadinimo ritė OB2 didėja, nes ji yra proporcinga apkrovos srovei Az.

Tai padidins bendrą ppm ir atitinkamai išlygins generatoriaus įtampą. Tai kompensuoja įtampos kritimą pasikeitus apkrovos srovei – pagrindinis generatoriaus trikdis. Atsparumas RNS šiuo atveju tai prietaisas, leidžiantis matuoti trukdžius – apkrovą.

Bendru atveju sistemos, veikiančios trikdžių kompensavimo metodu, schema parodyta fig. 2, b.

Nerimą keliančias įtakas gali sukelti įvairios priežastys, todėl jų gali būti ne viena.Tai apsunkina automatinės valdymo sistemos veikimo analizę. Paprastai apsiribojama nagrinėjant sutrikimus, kuriuos sukelia pagrindinė priežastis, pavyzdžiui, apkrovos pokyčiai. Šiuo atveju reguliavimas vadinamas apkrovos reguliavimu.

Kombinuotas reguliavimo metodas (žr. 2 pav., c) sujungia du ankstesnius metodus: nukrypimu ir pasipiktinimu. Jis naudojamas statant sudėtingas automatikos sistemas, kur reikalingas kokybiškas reguliavimas.

Kaip matyti iš fig. 2, kiekviename reguliavimo metode kiekviena automatinio reguliavimo sistema susideda iš reguliuojamų (reguliavimo objekto) ir reguliavimo (reguliatoriaus) dalių. Visais atvejais reguliatorius turi turėti jautrų elementą, matuojantį valdomo kintamojo nuokrypį nuo nustatytos reikšmės, taip pat reguliuojančią instituciją, užtikrinančią valdomo kintamojo nustatytos vertės atstatymą jam nukrypus.

Jeigu sistemoje reguliatorius efektą gauna tiesiogiai iš jutimo elemento ir juo jį įjungia, tai tokia valdymo sistema vadinama tiesioginio valdymo sistema, o reguliatorius – tiesioginio veikimo reguliatoriumi.

Tiesioginio veikimo reguliatoriuose jutimo elementas turi išvystyti pakankamai galios, kad pakeistų reguliavimo kūno padėtį. Ši aplinkybė riboja tiesioginio reguliavimo taikymo sritį, nes jie linkę sumažinti jautrų elementą, o tai savo ruožtu sukuria sunkumų dėti pakankamai pastangų reguliavimo institucijai perkelti.

Galios stiprintuvai naudojami siekiant padidinti matavimo elemento jautrumą ir gauti pakankamai galios, kad judėtų reguliavimo korpusas. Reguliatorius, veikiantis su galios stiprintuvu, vadinamas netiesioginiu reguliatoriumi, o visa sistema – netiesioginio reguliavimo sistema.

Netiesioginio valdymo sistemose pagalbiniai mechanizmai naudojami reguliavimo institucijai, veikiančiai iš išorinio energijos šaltinio arba dėl valdomo objekto energijos, judinti. Šiuo atveju jautrus elementas veikia tik pagalbinio mechanizmo valdymo elementą.

Automatikos valdymo metodų klasifikavimas pagal valdymo veiksmų tipą

Valdymo signalą generuoja valdymo sistema, remdamasi etaloniniu kintamuoju ir signalu iš jutiklio, kuris matuoja tikrąją valdomo kintamojo vertę. Gautas valdymo signalas tiekiamas į reguliatorių, kuris paverčia jį pavaros valdymo veiksmu.

Pavara priverčia objekto reguliavimo korpusą užimti tokią padėtį, kad valdoma vertė būtų linkusi į nustatytą vertę. Sistemos veikimo metu nuolat matuojama esama valdomo kintamojo reikšmė, todėl valdymo signalas taip pat bus generuojamas nuolat.

Tačiau pavaros reguliavimo veiksmas, priklausomai nuo reguliatoriaus įrenginio, gali būti nenutrūkstamas arba su pertrūkiais. Fig. 4, a pavaizduota valdomos reikšmės y nuokrypio kreivė Δu laike nuo nustatytos vertės y0, o tuo pačiu metu apatinėje paveikslo dalyje parodyta, kaip reikia nuolat keisti valdymo veiksmą Z.Jis tiesiškai priklauso nuo valdymo signalo ir fazėje sutampa su juo.

Ryžiai. 4. Pagrindinių reguliavimo įtakų tipų schemos: a — nuolatinis, b, c — periodinis, d — relė.

Reguliatoriai, kurie sukuria tokį poveikį, vadinami nuolatiniais reguliatoriais, o pats reguliavimas yra tęstinis reguliavimas... Šiuo principu sukurti reguliatoriai veikia tik tada, kai yra valdymo veiksmas, tai yra tol, kol nėra nuokrypio tarp faktinio ir nustatyto valdomo kintamojo reikšmė.

Jei automatikos sistemos veikimo metu valdymo veiksmas su nuolatiniu valdymo signalu tam tikrais intervalais nutrūksta arba tiekiamas atskirų impulsų pavidalu, tai šiuo principu veikiantys valdikliai vadinami periodiniais reguliatoriais (žingsnis arba impulsas). Iš esmės yra du galimi periodinio valdymo veiksmo formavimo būdai.

Fig. 4, b ir c pavaizduoti pertraukiamo valdymo veiksmo grafikai su nuolatiniu nuokrypiu Δ nuo valdomos vertės.

Pirmuoju atveju valdymo veiksmą vaizduoja atskiri tos pačios trukmės Δt impulsai, sekantys vienodais laiko intervalais T1 = t2 = t, šiuo atveju impulsų dydis Z = e(t) yra proporcingas impulsų dydžiui. valdymo signalas valdymo veiksmo formavimo momentu.

Antruoju atveju visi impulsai turi tą pačią reikšmę Z = e(t) ir seka vienodais intervalais T1 = t2 = t, bet turi skirtingą trukmę ΔT. Šiuo atveju impulsų trukmė priklauso nuo valdymo signalo reikšmės valdymo veiksmo formavimo momentu.Reguliavimo veiksmas iš reguliatoriaus perduodamas reguliavimo institucijai su atitinkamais nenutrūkstamumais, dėl kurių reguliavimo institucija taip pat keičia savo poziciją su nenutrūkstamumu.

Praktikoje taip pat plačiai naudojamos relinio valdymo sistemos... Panagrinėkime relinio valdymo veikimo principą, pasitelkę reguliatoriaus su dviejų padėčių valdymu veikimo pavyzdį (4 pav., d).

Įjungimo-išjungimo valdymo reguliatoriams priskiriami tie reguliatoriai, kurie turi tik dvi stabilias padėtis: vieną — kai valdomos reikšmės nuokrypis viršija nustatytą teigiamą ribą + Δy, o kitą — kai nuokrypis keičia ženklą ir pasiekia neigiamą ribą -Δy.

Koregavimo veiksmas abiejose padėtyse yra vienodas absoliučia verte, bet skiriasi ženklu, ir šis veiksmas per reguliatorių priverčia reguliatorių staigiai judėti taip, kad absoliuti įlinkio vertė visada mažėja. Jei nuokrypio Δу reikšmė pasiekia leistiną teigiamą reikšmę + Δу (taškas 1), suveikia relė ir per reguliatorių ir reguliavimo įtaisą objektą veiks valdymo veiksmas -Z, kuris yra priešingas ženklu, bet lygus. dydis iki teigiamos valdymo veiksmo reikšmės + Z. Valdomos reikšmės nuokrypis po tam tikro laiko sumažės.

Pasiekus tašką 2, nuokrypis Δy taps lygus leistinai neigiamai reikšmei -Δy, relė veiks ir valdymo veiksmas Z pakeis savo ženklą į priešingą ir tt Relių valdikliai, palyginti su kitais valdikliais, yra paprastos konstrukcijos, santykinai pigūs ir plačiai naudojami tose patalpose, kur nereikia didelio jautrumo trikdantiems poveikiams.