Zaprti avtomatski krmilni sistemi

Zaprti avtomatski krmilni sistemi (ACS) se od odprtih tokokrogov razlikujejo po uporabljeni opremi in po popolnosti avtomatizacije. Ko je ACS odprt, glavna enota (vključno s krmilno opremo) ne prejema informacij o dejanskem načinu delovanja električne napeljave (pogonski motor, tekoči stroj).

V zaprtem ASUB se informacije prenašajo na krmilne elemente, ki jih spremlja oddaja ustreznih ukaznih signalov. Vezje, ki prenaša takšne informacije, zapre krmilno zanko in tvori zaprt ACS ali povratni ACS.

Razliko med zaprtim in odprtim ACS lahko razložimo na primeru krmiljenja vrtilne frekvence elektromotorja v sistemu generator-motor (G-D). Pri odprtem ACS (slika 1, a) se nastavljena hitrost elektromotorja nastavi ročno s potenciometrom P. Nastavitev hitrosti se izvaja vizualno s tahometrom, ki ga napaja tahogenerator TG. Morebitno odstopanje hitrosti od nastavljene vrednosti operater odpravi z delovanjem na drsnik potenciometra.

V zaprtem ACS (sl.1, b) armatura tahogeneratorja TG je vključena v vzbujevalni tokokrog generatorja OVG, kar ustvarja zaprt ali povratni sistem (v tem primeru s povratno informacijo o hitrosti).

riž. 1. Krmilno vezje elektromotorja v sistemu G-M: a — odprt ACS, b — zaprt ACS

Tok, ki ga ustvari tahogenerator (Aztg) v zaprtem tokokrogu, je usmerjen na tok potenciometra (Azn) in nastali tok deluje v tokokrogu, ki je enak geometrijski razliki teh tokov. Z drsnikom potenciometra operater nastavi vrednost nastalega toka v vzbujevalni tuljavi OVG, pri kateri je zagotovljena ustrezna hitrost elektromotorja. Tu se vloga operaterja konča. V prihodnosti sistem samodejno vzdržuje nastavljeni način delovanja električnega pogona z določeno natančnostjo.

Recimo, da se je zaradi skoka obremenitve hitrost elektromotorja zmanjšala v primerjavi z določeno. Zmanjšanje hitrosti spremlja ustrezno zmanjšanje hitrosti tahogeneratorja in napetosti na njegovih sponkah. To pa bo povzročilo zmanjšanje toka Aztg v povratnem vezju in v določenem položaju drsnika potenciometra - povečanje nastalega toka v vzbujalnem navitju generatorja. Napetost generatorja in hitrost motorja se bosta ustrezno povečala.

Proces povečevanja hitrosti in napetosti se bo nadaljeval, dokler tok v povratni zanki ne doseže nastavljene vrednosti in hitrost motorja ne doseže nastavljene vrednosti.

Pri analizi avtomatskih krmilnih sistemov, funkcijske karte… Na sl.2 prenosa funkcionalna shema ACS, ki vključuje naslednje elemente:

1 - glavna naprava, ki nastavi način delovanja, daje ukaz, zagonski impulz ali signal,

2 — element primerjave. Vključuje signal X1 iz nadrejenega, signal X0, ki določa hitrost ali nivo nadzorovane vrednosti. Ob upoštevanju signala iz devetega glavnega povratnega elementa element 2 primerja prejete signale in pošlje dodatno popravljen signal X2,

3 - transformatorski element, ga signal op pretvori v drugo obliko, bolj primerno za nadaljnji prenos. Na primer, signal X2 se dovaja v obliki hidravličnega (pnevmatskega, mehanskega) tlaka, element 3 pa ga pretvori v električni tok. Ker lahko tovrstna transformacija zahteva dodatno energijo, je element 3 povezan z virom energije PE,

4 — dodajanje elementa, prejme dva signala: X3 in X8 od korekcijskega elementa (pomnilniški element) 8. Te signale element 4 sešteje in pošlje naslednjemu elementu,

5 — ojačevalni element, je lahko vhodni signal X1 šibek in ga je treba za nadaljnji prenos ojačati. To se naredi preko elementa 5, ki je povezan z virom napajanja PE,

6 — izvršilni element, izvaja prejeti signal (elektromotor, elektromagnetni rele, servo motor),

7 — nastavljiv predmet ali delovni stroj.

riž. 2. Funkcionalni diagram ACS

Vsak element avtomatizacije je pretvornik energije, na vhodu katerega se uporabi vrednost X', vrednost X pa se odstrani iz izhoda. «Za vsak element v stacionarnem stanju obstaja določena odvisnost X» (X'), imenovana statična karakteristika.

Za zaprt avtomatski krmilni sistem je značilna prisotnost povratnih informacij; ima vsaj eno povratno zanko, ki povezuje izhod sistema z njegovim vhodom. Poleg tega lahko obstaja tako imenovana notranja povratna informacija, ki povezuje izhod in vhod posameznih elementov ACS.

Povratne informacije delimo na trde in fleksibilne. Trde omejitve delujejo tako v prehodnem kot v stacionarnem načinu delovanja sistema, prilagodljive - samo v prehodnem. Razlikujte med pozitivnimi in negativnimi povratnimi informacijami. Ko se regulirana vrednost poveča, jo pozitivna povezava še poveča, negativna pa se, nasprotno, zmanjša. Povratne informacije lahko prenašajo signale, sorazmerne z kotom vrtenja, hitrostjo, napetostjo, tokom itd. in se ustrezno imenujejo povratne informacije kota, hitrosti, napetosti in toka. Za več podrobnosti glejte tukaj: Elementi sistemov avtomatizacije

Glede na načelo delovanja lahko ACS razdelimo v tri skupine:

• neprekinjeno delovanje, pri katerem razmerje med nadzorovanimi in nastavljenimi vrednostmi ni porušeno,

• impulzno delovanje, pri katerem se povezava med reguliranimi in nastavljenimi vrednostmi odvija v rednih intervalih,

• relejno delovanje, kjer do komunikacije pride šele, ko vrednost doseže določeno vrednost.

Glede na zakon, po katerem se določena vrednost spreminja skozi čas, lahko ACS razdelimo tudi v tri skupine:

• sistemi s konstantno ali nizko nastavljeno vrednostjo, v katerih je samodejno nadzorovana vrednost konstantna. To so stabilizacijski sistemi, ki so v bistvu avtomatski krmilni sistemi (ACS),

• sistemi, pri katerih se ciljna vrednost spreminja po točno določenem, vnaprej določenem programu. Je programski sistem za upravljanje,

• sistemi, v katerih se dana vrednost lahko zelo spreminja in po arbitrarnem zakonu, tj. sistemi za sledenje.