Hvordan en automatisk regulator fungerer og fungerer på eksemplet med et inkubatorkammer

Den enkleste og vanligste formen for automatisk styring av driften av tekniske enheter er automatisk styring, som kalles en metode for å holde en gitt parameter konstant (for eksempel akselrotasjonshastighet, middels temperatur, damptrykk) eller en metode for å sikre at dens endring i henhold til en viss lov. Det kan utføres gjennom passende menneskelige handlinger eller automatisk, det vil si ved hjelp av passende tekniske enheter - automatiske regulatorer.

Regulatorer som opprettholder en konstant verdi av parameteren kalles sine egne, og kontrollere som gir en endring av en parameter i henhold til en bestemt lov kalles programvare.

I 1765 oppfant den russiske mekanikeren I. I. Polzunov en automatisk regulator for industrielle formål, som holdt en tilnærmet konstant vannstand i dampkjeler. I 1784, den engelske mekanikeren J. Watt oppfant en automatisk guvernør som opprettholdt en konstant rotasjonshastighet på akselen til en dampmaskin.

Reguleringsprosess

Vurder hvordan du kan opprettholde en konstant temperatur i et kammer kalt termostat, et eksempel på dette vil være et inkubatorkammer.

Inkubator

Termostater er mye brukt i ulike industrisektorer, spesielt i næringsmiddelindustrien. Til slutt kan boarealet også betraktes som en termostat om vinteren hvis den holder en konstant temperatur ved hjelp av spesielle ventiler som tilbys på varmeradiatorene. La oss vise hvordan ikke-automatisk romtemperaturkontroll utføres.

Anta at det er ønskelig å opprettholde en temperatur på 20 ° C. Det overvåkes av et romtermometer. Hvis den stiger høyere, er radiatorventilen litt lukket. Dette bremser strømmen av varmtvann i sistnevnte. Dens temperatur synker og derfor avtar energistrømmen inn i rommet, hvor lufttemperaturen også blir lavere.

Når lufttemperaturen i rommet er mindre enn 20 ° C, åpnes ventilen og dermed øker strømmen av varmt vann i radiatoren, noe som gjør at temperaturen i rommet stiger.

Med en slik regulering observeres små svingninger i lufttemperaturen rundt den innstilte verdien (i det betraktede eksemplet ca. 20 ° C).

Mekanisk termostat

Dette eksemplet viser at visse handlinger må utføres i reguleringsprosessen:

• måle den justerbare parameteren;
• sammenligne verdien med den forhåndsinnstilte verdien (i dette tilfellet bestemmes den såkalte kontrollfeilen - forskjellen mellom den faktiske verdien og den forhåndsinnstilte verdien);
• å påvirke prosessen i henhold til verdien og fortegn på kontrollfeilen.

Ved ikke-automatisk regulering utføres disse handlingene av en menneskelig operatør.

Automatisk justering

Regulering kan gjøres uten menneskelig innblanding, det vil si med tekniske midler. I dette tilfellet snakker vi om automatisk regulering, som utføres ved hjelp av en automatisk regulator. La oss finne ut hvilke deler den består av og hvordan disse delene samhandler med hverandre.

Målingen av den faktiske verdien av den kontrollerte parameteren utføres av en måleenhet kalt en sensor (i inkubatoreksemplet - temperatur sensor).

Resultatene av målingene er gitt av sensoren i form av et fysisk signal (høyden på den termometriske væskekolonnen, deformasjon av den bimetalliske platen, verdi av spenning eller strøm ved utgangen av sensoren, etc.).

Sammenligningen av den faktiske verdien av den kontrollerte parameteren med den gitte gjøres av en spesiell komparator kalt nulllegemet. I dette tilfellet bestemmes forskjellen mellom den faktiske verdien av den kontrollerte parameteren og dens spesifiserte (dvs. nødvendig) verdi. Denne forskjellen kalles kontrollfeil. Det kan være både positivt og negativt.

Verdien av kontrollfeilen konverteres til et visst fysisk signal som påvirker lederen som kontrollerer tilstanden til det kontrollerte objektet. Som et resultat av innvirkningen fra det utøvende organet på objektet, øker eller reduseres den kontrollerte parameteren avhengig av tegnet på justeringsfeilen.

Dermed er hoveddelene av den automatiske regulatoren: et måleelement (sensor), et referanseelement (nullelement) og et utøvende element.

For at nullelementet skal sammenligne den målte verdien til den kontrollerte variabelen med den innstilte verdien, er det nødvendig å angi innstilt verdi for parameteren i den automatiske kontrolleren. Dette gjøres ved hjelp av en spesiell enhet, den såkalte Master, som konverterer den automatiske justeringen av den innstilte verdien til parameteren til et fysisk signal på et visst nivå.

I dette tilfellet er det viktig at de fysiske signalene til sensorutgangene og den innstilte verdien er av samme art. Bare i dette tilfellet er det mulig å sammenligne med et nulllegeme.

Det skal også bemerkes at kraften til utgangssignalet som tilsvarer reguleringsfeilen, som regel er utilstrekkelig til å kontrollere driften av det utøvende organet. I denne forbindelse er det spesifiserte signalet forhåndsforsterket. Derfor inkluderer den automatiske regulatoren, i tillegg til de tre hoveddelene som er angitt (sensor, nullelement og aktuator), også en innstilling og en forsterker.

Et typisk blokkskjema over et automatisk kontrollsystem

Som det fremgår av dette diagrammet, er det automatiske kontrollsystemet lukket. Fra kontrollobjektet går informasjon om verdien av den kontrollerte parameteren til sensoren, og deretter til nulllegemet, hvoretter signalet som tilsvarer kontrollfeilen går gjennom forsterkeren til det utøvende organet, som har den nødvendige effekten på kontrollobjekt.

Bevegelsen av signaler fra kontrollobjektet til nulllegemet er en tilbakemeldingssløyfe. Tilbakemelding er en forutsetning for reguleringsprosessen. En slik lukket sløyfe påvirkes også av ytre påvirkninger.

For det første (og dette er det viktigste), er reguleringsobjektet utsatt for ytre påvirkninger.Det er disse påvirkningene som forårsaker endringer i parametrene til staten og pålegger regulering.

For det andre er den eksterne påvirkningen på kretsen til det automatiske kontrollsystemet inngangen til nulllegemet gjennom den innstilte verdien av den nødvendige verdien av den kontrollerte parameteren, som bestemmes basert på analysen av driftsmodusen til hele systemet, som inkluderer denne automatiske enheten. Denne analysen utføres av et menneske eller en kontrolldatamaskin.

Eksempler på automatiske regulatorer:

Enheten og prinsippet for drift av den elektriske termostaten for jern

Bruken av en PID-kontroller i automasjonssystemer på eksemplet med TRM148 OWEN