Styringsmetoder i automasjonssystemer

V automatiseringssystemer Tre metoder for kontroll brukes:

1) ved avvik fra den kontrollerte verdien,

2) ved forstyrrelse (ved belastning),

3) kombinert.

Metode for regulering ved avvik av den kontrollerte variabelen La oss vurdere å bruke eksemplet med et DC-motorhastighetskontrollsystem (fig. 1).

Under drift opplever motoren D, som gjenstand for regulering, forskjellige forstyrrelser (endringer i belastningen på motorakselen, spenningen til forsyningsnettet, hastigheten til motoren som driver ankeret til generatoren D, endringer i omgivelsene temperatur, som igjen fører til endring i motstanden til viklingene, og dermed strømmene osv.).

Alle disse forstyrrelsene vil føre til at motorturtallet D avviker, noe som vil forårsake en endring i f.eks. etc. v. turtallsgenerator TG. Reostat P er inkludert i kretsen til tachogeneratoren TG1... Spenning U0 tatt av reostaten P1 er inkludert mot spenningen til TG tachogeneratoren. Dette resulterer i en spenningsforskjell e = U0 — Utg som mates gjennom forsterkeren Y til motoren DP som beveger glideren til reostaten P.Spenningen U0 tilsvarer den innstilte verdien til den kontrollerte variabelen — rotasjonsfrekvens ωО, og tachogeneratorspenningen Utg — den nåværende verdien av rotasjonshastigheten.

Ris. 1. Skjematiske diagrammer for turtallsregulering av DC-motor med lukket sløyfe: R — reostat, OVG — generatoreksitasjonsspole, G — generator, OVD — motoreksitasjonsspole, D — motor, TG — tachogenerator, DP — reostatslidedrivmotor, U — forsterker.

Hvis forskjellen mellom disse verdiene (avvik) under påvirkning av forstyrrelser overskrider en forhåndsbestemt grense, vil regulatoren motta en referansehandling i form av en endring i eksitasjonsstrømmen til generatoren, noe som vil forårsake dette avviket å redusere. Et generelt avbøyningssystem er representert ved diagrammet i fig. 2, a.

Ris. 2... Schemer av reguleringsmetoder: a — ved avvik, b — ved forstyrrelse, c — kombinert, P — regulator, RO — reguleringsorgan, ELLER — reguleringsobjekt, ES — sammenligningselement, x(T) er innstilling, Z1 (t) og Z2 (t) — interne regulatoriske påvirkninger, (T) — justerbar verdi, F(T) er en forstyrrende effekt.

Avvik av den kontrollerte variabelen aktiverer regulatoren, denne handlingen er alltid rettet på en slik måte at avviket reduseres. For å oppnå forskjellen i verdier ε(t) = x(t) — y (f), introduseres et sammenligningselement ES i systemet.

Handlingen til regulatoren i kontrollen av avvik skjer uavhengig av årsaken til endringen i den kontrollerte variabelen. Dette er utvilsomt den store fordelen med denne metoden.

En metode for forstyrrelseskontroll, eller forstyrrelseskompensasjon, er basert på at systemet bruker enheter som kompenserer for påvirkning av endringer i forstyrrelseseffekten.

Ris. 3... Skjematisk diagram av DC-generatorens spenningsregulering: G — generator, ОВ1 og ОВ2 — eksitasjonsspoler til generatoren, Rн — belastningsmotstand, F1 og F.2 — magnetomotive krefter til eksitasjonsspolene, Rsh — motstand.

Som et eksempel, vurder driften av en likestrømsgenerator (fig. 3). Generatoren har to eksitasjonsviklinger: OB1 koblet parallelt med ankerkretsen og OB2 koblet til en motstand Ri... Feltviklingene er koblet på en slik måte at deres ppm. F1 og F.2 legger til. Generatorterminalspenningen vil avhenge av total ppm. F = F1 + F2.

Ettersom laststrømmen Az øker (lastmotstanden Rn avtar) burde generatorspenningen UG ha sunket på grunn av en økning i spenningsfallet over generatorankeret, men dette vil ikke skje fordi ppm. F2 eksitasjonsspole OB2 øker ettersom den er proporsjonal med laststrømmen Az.

Dette vil føre til en økning i den totale ppm og følgelig en utjevning av generatorspenningen. Dette kompenserer for spenningsfallet når laststrømmen endres - hovedforstyrrelsen til generatoren. Motstand RNS i dette tilfellet er det en enhet som lar deg måle interferens — belastning.

I det generelle tilfellet er et diagram over et system som opererer ved hjelp av forstyrrelseskompensasjonsmetoden vist i fig. 2, b.

Engstelige påvirkninger kan være forårsaket av en rekke årsaker, så det kan være mer enn én av dem.Dette kompliserer analysen av driften av det automatiske kontrollsystemet. Det er vanligvis begrenset til å se på forstyrrelser forårsaket av grunnårsaken, for eksempel lastendringer. Forskriften kalles i dette tilfellet lastregulering.

En kombinert metode for regulering (se fig. 2, c) kombinerer de to foregående metodene: ved avvik og forargelse. Den brukes i konstruksjonen av komplekse automasjonssystemer der det kreves høykvalitetsregulering.

Som det følger av fig. 2, i hver justeringsmetode består hvert automatiske justeringssystem av justerbare (justeringsobjekt) og justerende (regulator) deler. Regulatoren skal i alle tilfeller ha et følsomt element som måler avviket til den kontrollerte variabelen fra den foreskrevne verdien, samt et reguleringsorgan som sikrer gjenoppretting av den innstilte verdien til den kontrollerte variabelen etter dennes avvik.

Hvis regulatoren i systemet mottar effekten direkte fra sensorelementet og aktiveres av det, kalles et slikt kontrollsystem et direkte kontrollsystem og regulatoren kalles en direktevirkende regulator.

I direktevirkende regulatorer må følerelementet utvikle tilstrekkelig kraft til å endre posisjonen til reguleringsorganet. Denne omstendigheten begrenser anvendelsesområdet for direkte regulering, siden de har en tendens til å gjøre det sensitive elementet lite, noe som igjen skaper vanskeligheter med å få tilstrekkelig innsats for å flytte reguleringsorganet.

Effektforsterkere brukes til å øke følsomheten til måleelementet og oppnå nok kraft til å bevege reguleringslegemet. En regulator som opererer med en effektforsterker kalles en indirekte regulator, og systemet som helhet kalles et indirekte reguleringssystem.

I indirekte kontrollsystemer brukes hjelpemekanismer for å flytte reguleringsorganet som virker fra en ekstern energikilde eller på grunn av energien til det kontrollerte objektet. I dette tilfellet virker det følsomme elementet bare på kontrollelementet til hjelpemekanismen.

Klassifisering av automatiseringskontrollmetoder i henhold til type kontrollhandlinger

Styresignalet genereres av styresystemet basert på referansevariabelen og signalet fra sensoren som måler den faktiske verdien av den styrte variabelen. Det mottatte styresignalet mates til regulatoren, som konverterer det til en kontrollhandling av frekvensomformeren.

Aktuatoren tvinger reguleringslegemet til objektet til å innta en slik posisjon at den kontrollerte verdien tenderer til den innstilte verdien. Under systemdrift måles gjeldende verdi av den kontrollerte variabelen kontinuerlig, derfor vil styresignalet også genereres kontinuerlig.

Imidlertid kan reguleringsvirkningen til stasjonen, avhengig av enheten til regulatoren, være kontinuerlig eller intermitterende. I fig. 4 viser a avvikskurven Δu for den kontrollerte verdien y i tid fra den innstilte verdien y0, samtidig som det i nedre del av figuren er vist hvordan kontrollhandlingen Z må endres kontinuerlig.Det er lineært avhengig av styresignalet og faller sammen med det i fase.

Ris. 4. Diagrammer over hovedtyper av regulatoriske påvirkninger: a — kontinuerlig, b, c — periodisk, d — relé.

Regulatorer som produserer en slik effekt kalles kontinuerlige regulatorer, og selve reguleringen er en kontinuerlig regulering... Regulatorer bygget på dette prinsippet fungerer kun når det er en kontrollhandling, det vil si inntil det er et avvik mellom det faktiske og det foreskrevne. verdien av den kontrollerte variabelen.

Hvis under driften av automatiseringssystemet styrehandlingen med et kontinuerlig kontrollsignal avbrytes med visse intervaller eller leveres i form av separate pulser, kalles kontrollerne som opererer etter dette prinsippet periodiske regulatorer (trinn eller puls). I prinsippet er det to mulige måter å danne en periodisk kontrollhandling på.

I fig. 4, b og c viser grafene for den intermitterende kontrollhandlingen med kontinuerlig avvik Δ fra den kontrollerte verdien.

I det første tilfellet er kontrollhandlingen representert av separate pulser av samme varighet Δt, som følger i like tidsintervaller T1 = t2 = t i dette tilfellet er størrelsen på pulsene Z = e(t) proporsjonal med verdien av kontrollsignal i øyeblikket for dannelsen av kontrollhandlingen.

I det andre tilfellet har alle pulser samme verdi Z = e(t) og følger med jevne mellomrom T1 = t2 = t, men har forskjellig varighet ΔT. I dette tilfellet avhenger varigheten av pulsene av verdien av kontrollsignalet på tidspunktet for dannelsen av kontrollhandlingen.Reguleringshandlingen fra regulatoren overføres til reguleringsorganet med tilsvarende diskontinuiteter, på grunn av dette endrer også reguleringsorganet sin posisjon med diskontinuiteter.

I praksis er de også mye brukte relékontrollsystemer... La oss vurdere prinsippet om drift av relékontroll, ved å bruke eksempelet på driften av en regulator med to-posisjonskontroll (fig. 4, d).

På-av-kontrollregulatorer inkluderer de regulatorene som bare har to stabile posisjoner: en — når avviket til den kontrollerte verdien overstiger den innstilte positive grensen + Δy, og den andre — når avviket endrer fortegn og når den negative grensen -Δy.

Justeringshandlingen i begge posisjoner er den samme i absolutt verdi, men forskjellig i fortegn, og denne handlingen gjennom regulatoren fører til at regulatoren beveger seg kraftig på en slik måte at den absolutte verdien av avbøyningen alltid avtar. Hvis verdien av avviket Δу når den tillatte positive verdien + Δу (punkt 1), vil reléet utløses og kontrollhandlingen -Z vil virke på objektet gjennom regulatoren og reguleringsorganet, som er motsatt i fortegn, men lik i størrelse til den positive verdien av kontrollhandlingen + Z. Avviket til den kontrollerte verdien vil avta etter en viss tidsperiode.

Når man når punkt 2 vil avviket Δy bli lik den tillatte negative verdien -Δy, reléet vil fungere og kontrollhandlingen Z vil endre fortegn til motsatt osv. Relekontrollere, sammenlignet med andre kontrollere, er enkle i utformingen, relativt billig og er mye brukt i de anleggene hvor høy følsomhet for forstyrrende påvirkninger ikke er nødvendig.