Kaedah kawalan dalam sistem automasi

V sistem automasi Tiga kaedah kawalan digunakan:

1) dengan sisihan nilai terkawal,

2) oleh gangguan (dengan beban),

3) digabungkan.

Kaedah pengawalseliaan melalui sisihan pembolehubah terkawal Mari kita pertimbangkan menggunakan contoh sistem kawalan kelajuan motor DC (Rajah 1).

Semasa operasi, motor D, sebagai objek peraturan, mengalami pelbagai gangguan (perubahan dalam beban pada aci motor, voltan rangkaian bekalan, kelajuan motor memacu angker penjana D, perubahan dalam ambien. suhu, yang seterusnya membawa kepada perubahan dalam rintangan belitan, dan seterusnya arus, dsb.).

Kesemua gangguan ini akan menyebabkan kelajuan enjin D terpesong, yang akan menyebabkan perubahan dalam e. dan lain-lain. v. penjana tacho TG. Rheostat P disertakan dalam litar tachogenerator TG1... Voltan U0 yang diambil oleh rheostat P1 disertakan melawan voltan TG tachogenerator. Ini menghasilkan perbezaan voltan e = U0 — Utg yang disalurkan melalui penguat Y ke DP motor yang menggerakkan peluncur rheostat P.Voltan U0 sepadan dengan nilai set pembolehubah terkawal — kekerapan putaran ωО, dan voltan tachogenerator Utg — nilai semasa kelajuan putaran.

nasi. 1. Gambar rajah skematik untuk kawalan kelajuan motor DC gelung tertutup: R — rheostat, OVG — gegelung pengujaan penjana, G — penjana, OVD — gegelung pengujaan motor, D — motor, TG — tachogenerator, DP — motor pemacu slaid rheostat, U — penguat.

Jika, di bawah pengaruh gangguan, perbezaan antara nilai ini (penyimpangan) melebihi had yang telah ditetapkan, maka pengawal selia akan menerima tindakan rujukan dalam bentuk perubahan dalam arus pengujaan penjana, yang akan menyebabkan sisihan ini. untuk berkurangan. Sistem pesongan am diwakili oleh gambar rajah dalam rajah. 2, a.

nasi. 2... Skim kaedah pengawalseliaan: a — dengan sisihan, b — dengan gangguan, c — digabungkan, P — pengawal selia, RO — badan kawal selia, ATAU — objek peraturan, ES — unsur perbandingan, x(T) ialah tetapan, Z1 (t) dan Z2 (t) — pengaruh pengawalseliaan dalaman, (T) — nilai boleh laras, F(T) ialah kesan yang mengganggu.

Sisihan pembolehubah terkawal mengaktifkan pengatur, tindakan ini sentiasa diarahkan sedemikian rupa untuk mengurangkan sisihan. Untuk mendapatkan perbezaan dalam nilai ε(t) = x(t) — y (f), elemen perbandingan ES dimasukkan ke dalam sistem.

Tindakan pengawal selia dalam kawalan sisihan berlaku tanpa mengira sebab perubahan dalam pembolehubah terkawal. Ini sudah pasti kelebihan besar kaedah ini.

Kaedah kawalan gangguan, atau pampasan gangguan, adalah berdasarkan fakta bahawa sistem menggunakan peranti yang mengimbangi pengaruh perubahan dalam kesan gangguan.

nasi. 3... Gambarajah skematik peraturan voltan penjana DC: G - penjana, ОВ1 dan ОВ2 - gegelung pengujaan penjana, Rн - rintangan beban, F1 dan F.2 - daya magnetomotif gegelung pengujaan, Rsh - rintangan.

Sebagai contoh, pertimbangkan operasi penjana arus terus (Rajah 3). Penjana mempunyai dua belitan pengujaan: OB1 disambungkan selari dengan litar angker dan OB2 disambungkan ke rintangan Ri... Belitan medan disambungkan sedemikian rupa sehingga ppm mereka. F1 dan F.2 tambah. Voltan terminal penjana akan bergantung pada jumlah ppm. F = F1 + F2.

Apabila arus beban Az meningkat (rintangan beban Rn berkurangan) voltan penjana UG sepatutnya berkurangan disebabkan oleh peningkatan penurunan voltan merentasi angker penjana, tetapi ini tidak akan berlaku kerana ppm. Gegelung pengujaan F2 OB2 meningkat kerana ia berkadar dengan arus beban Az.

Ini akan membawa kepada peningkatan dalam jumlah ppm dan, dengan itu, kepada penyamaan voltan penjana. Ini mengimbangi penurunan voltan apabila arus beban berubah - gangguan utama penjana. Rintangan RNS dalam kes ini ia adalah peranti yang membolehkan anda mengukur gangguan — beban.

Dalam kes umum, gambar rajah sistem yang beroperasi dengan kaedah pampasan gangguan ditunjukkan dalam Rajah. 2, b.

Pengaruh cemas boleh disebabkan oleh pelbagai sebab, jadi mungkin terdapat lebih daripada satu daripadanya.Ini merumitkan analisis operasi sistem kawalan automatik. Ia biasanya terhad kepada melihat gangguan yang disebabkan oleh punca, seperti perubahan beban. Dalam kes ini, peraturan itu dipanggil peraturan beban.

Kaedah gabungan peraturan (lihat Rajah 2, c) menggabungkan dua kaedah sebelumnya: dengan penyelewengan dan kemarahan. Ia digunakan dalam pembinaan sistem automasi yang kompleks di mana peraturan berkualiti tinggi diperlukan.

Seperti berikut dari rajah. 2, dalam setiap kaedah pelarasan, setiap sistem pelarasan automatik terdiri daripada bahagian boleh laras (objek pelarasan) dan pelarasan (pengawal selia). Dalam semua kes, pengawal selia mesti mempunyai elemen sensitif yang mengukur sisihan pembolehubah terkawal daripada nilai yang ditetapkan, serta badan pengawal selia yang memastikan pemulihan nilai set pembolehubah terkawal selepas sisihan.

Jika dalam sistem pengawal selia menerima kesan terus daripada elemen penderiaan dan digerakkan olehnya, maka sistem kawalan sedemikian dipanggil sistem kawalan langsung dan pengawal selia dipanggil pengawal selia bertindak langsung.

Dalam pengawal selia bertindak langsung, elemen penderiaan mesti membangunkan kuasa yang mencukupi untuk mengubah kedudukan badan pengawal selia. Keadaan ini mengehadkan bidang penggunaan peraturan langsung, kerana ia cenderung untuk menjadikan elemen sensitif kecil, yang seterusnya mewujudkan kesukaran untuk mendapatkan usaha yang mencukupi untuk menggerakkan badan kawal selia.

Penguat kuasa digunakan untuk meningkatkan sensitiviti elemen pengukur dan mendapatkan kuasa yang mencukupi untuk menggerakkan badan pengawal selia. Pengawal selia yang beroperasi dengan penguat kuasa dipanggil pengawal selia tidak langsung, dan sistem secara keseluruhan dipanggil sistem peraturan tidak langsung.

Dalam sistem kawalan tidak langsung, mekanisme tambahan digunakan untuk menggerakkan badan kawal selia yang bertindak daripada sumber tenaga luaran atau disebabkan tenaga objek terkawal. Dalam kes ini, elemen sensitif bertindak hanya pada elemen kawalan mekanisme tambahan.

Klasifikasi kaedah kawalan automasi mengikut jenis tindakan kawalan

Isyarat kawalan dijana oleh sistem kawalan berdasarkan pembolehubah rujukan dan isyarat daripada penderia yang mengukur nilai sebenar pembolehubah terkawal. Isyarat kawalan yang diterima disalurkan kepada pengawal selia, yang menukarnya menjadi tindakan kawalan pemacu.

Penggerak memaksa badan pengawal selia objek untuk mengambil kedudukan sedemikian sehingga nilai terkawal cenderung kepada nilai yang ditetapkan. Semasa operasi sistem, nilai semasa pembolehubah terkawal diukur secara berterusan, oleh itu isyarat kawalan juga akan dijana secara berterusan.

Walau bagaimanapun, tindakan mengawal selia pemacu, bergantung pada peranti pengawal selia, boleh berterusan atau terputus-putus. Dalam rajah. 4, a menunjukkan lengkung sisihan Δu nilai terkawal y dalam masa daripada nilai set y0, manakala pada masa yang sama di bahagian bawah rajah itu ditunjukkan bagaimana tindakan kawalan Z mesti diubah secara berterusan.Ia bergantung secara linear pada isyarat kawalan dan bertepatan dengannya dalam fasa.

nasi. 4. Gambar rajah jenis utama pengaruh pengawalseliaan: a — berterusan, b, c — berkala, d — geganti.

Pengawal selia yang menghasilkan kesan sedemikian dipanggil pengawal selia berterusan, dan peraturan itu sendiri adalah peraturan berterusan... Pengawal selia yang dibina berdasarkan prinsip ini hanya berfungsi apabila terdapat tindakan kawalan, iaitu sehingga terdapat penyelewengan antara yang sebenar dan yang ditetapkan. nilai pembolehubah terkawal.

Jika semasa operasi sistem automasi, tindakan kawalan dengan isyarat kawalan berterusan terganggu pada selang tertentu atau dibekalkan dalam bentuk denyutan berasingan, maka pengawal yang beroperasi pada prinsip ini dipanggil pengawal selia berkala (langkah atau nadi). Pada dasarnya, terdapat dua cara yang mungkin untuk membentuk tindakan kawalan berkala.

Dalam rajah. 4, b dan c menunjukkan graf tindakan kawalan terputus-putus dengan sisihan berterusan Δ daripada nilai terkawal.

Dalam kes pertama, tindakan kawalan diwakili oleh denyutan berasingan dengan tempoh yang sama Δt, berikutan dalam selang masa yang sama T1 = t2 = t dalam kes ini magnitud denyutan Z = e(t) adalah berkadar dengan nilai isyarat kawalan pada saat pembentukan tindakan kawalan.

Dalam kes kedua, semua denyutan mempunyai nilai yang sama Z = e(t) dan mengikut selang masa yang tetap T1 = t2 = t, tetapi mempunyai tempoh yang berbeza ΔT. Dalam kes ini, tempoh denyutan bergantung pada nilai isyarat kawalan pada masa pembentukan tindakan kawalan.Tindakan kawal selia daripada pengawal selia dipindahkan ke badan kawal selia dengan ketakselanjaran yang sepadan, yang mana badan kawal selia juga mengubah kedudukannya dengan ketakselanjaran.

Dalam amalan, mereka juga digunakan secara meluas sistem kawalan geganti... Mari kita pertimbangkan prinsip operasi kawalan geganti, menggunakan contoh operasi pengawal selia dengan kawalan dua kedudukan (Rajah 4, d).

Pengawal selia kawalan hidup-mati termasuk pengawal selia yang hanya mempunyai dua kedudukan stabil: satu — apabila sisihan nilai terkawal melebihi had positif yang ditetapkan + Δy, dan satu lagi — apabila sisihan berubah tanda dan mencapai had negatif -Δy.

Tindakan pelarasan dalam kedua-dua kedudukan adalah sama dalam nilai mutlak tetapi berbeza dalam tanda, dan tindakan melalui gabenor ini menyebabkan gabenor bergerak secara mendadak sedemikian rupa sehingga nilai mutlak pesongan sentiasa berkurangan. Jika nilai sisihan Δу mencapai nilai positif yang dibenarkan + Δу (titik 1), geganti akan mencetuskan dan tindakan kawalan -Z akan bertindak ke atas objek melalui pengawal selia dan badan pengawal selia, yang bertentangan dalam tanda tetapi sama dalam magnitud kepada nilai positif tindakan kawalan + Z. Sisihan nilai terkawal akan berkurangan selepas tempoh masa tertentu.

Mencapai titik 2, sisihan Δy akan menjadi sama dengan nilai negatif yang dibenarkan -Δy, geganti akan berfungsi dan tindakan kawalan Z akan menukar tandanya kepada sebaliknya, dsb. Pengawal geganti, berbanding dengan pengawal lain, adalah mudah dalam reka bentuk, agak murah dan digunakan secara meluas dalam kemudahan yang tidak memerlukan kepekaan yang tinggi terhadap pengaruh yang mengganggu.