Krmilne metode v sistemih avtomatizacije

V sistemi avtomatizacije Uporabljajo se trije načini nadzora:

1) z odstopanjem nadzorovane vrednosti,

2) z motnjo (z obremenitvijo),

3) kombinirano.

Način regulacije z odstopanjem regulirane veličine Poglejmo na primeru sistema za krmiljenje vrtilne frekvence enosmernega motorja (slika 1).

Motor D kot predmet regulacije med delovanjem doživlja različne motnje (spremembe obremenitve na gredi motorja, napetosti napajalnega omrežja, hitrosti motorja, ki poganja armaturo generatorja D, spremembe okolice). temperatura, ki posledično povzroči spremembo upora navitij in s tem tokov itd.).

Vse te motnje bodo povzročile odstopanje vrtilne frekvence motorja D, kar bo povzročilo spremembo e. itd. v. tahogenerator TG. Reostat P je vključen v vezje tahogeneratorja TG1 ... Napetost U0, ki jo sprejme reostat P1, je vključena proti napetosti tahogeneratorja TG. Posledica tega je napetostna razlika e = U0 — Utg, ki se preko ojačevalnika Y napaja na motor DP, ki premika drsnik reostata P.Napetost U0 ustreza nastavljeni vrednosti krmiljene spremenljivke - frekvenci vrtenja ωО, napetost tahogeneratorja Utg pa je trenutna vrednost hitrosti vrtenja.

riž. 1. Shematski diagrami za krmiljenje vrtilne frekvence enosmernega motorja z zaprto zanko: R — reostat, OVG — vzbujalna tuljava generatorja, G — generator, OVD — vzbujalna tuljava motorja, D — motor, TG — tahogenerator, DP — pogonski motor reostata, U — ojačevalnik.

Če pod vplivom motenj razlika med temi vrednostmi (odklon) preseže vnaprej določeno mejo, bo regulator prejel referenčno dejanje v obliki spremembe vzbujalnega toka generatorja, kar bo povzročilo to odstopanje zmanjšati. Splošni odklonski sistem je predstavljen z diagramom na sl. 2, a.

riž. 2... Sheme načinov regulacije: a — po odstopu, b — po motnji, c — kombinirano, P — regulator, RO — regulator, OR — predmet regulacije, ES — element primerjave, x(T) je nastavitev, Z1 (t) in Z2 (t) — notranji regulatorni vplivi, (T) — nastavljiva vrednost, F(T) je moteči učinek.

Odstopanje regulirane veličine aktivira regulator, to delovanje je vedno usmerjeno tako, da zmanjša odstopanje. Za pridobitev razlike v vrednosti ε(t) = x(t) — y (f) se v sistem uvede primerjalni element ES.

Delovanje regulatorja pri regulaciji odstopanj se pojavi ne glede na vzrok spremembe regulirane veličine. To je nedvomno velika prednost te metode.

Metoda nadzora motenj oziroma kompenzacija motenj temelji na tem, da sistem uporablja naprave, ki kompenzirajo vpliv sprememb učinka motenj.

riž. 3... Shema regulacije napetosti generatorja enosmernega toka: G — generator, ОВ1 in ОВ2 — vzbujalne tuljave generatorja, Rn — obremenitveni upor, F1 in F.2 — magnetomotorne sile vzbujevalnih tuljav, Rsh — upor.

Kot primer razmislite o delovanju generatorja enosmernega toka (slika 3). Generator ima dve vzbujevalni navitji: OB1, ki je povezan vzporedno z armaturnim tokokrogom in OB2, ki je povezan z uporom Ri... Vzbujevalni navitji sta povezani tako, da sta njihova ppm. Dodata F1 in F.2. Napetost na sponki generatorja bo odvisna od skupnega ppm. F = F1 + F2.

Ko se bremenski tok Az poveča (obremenitveni upor Rn se zmanjša), bi se morala napetost generatorja UG zmanjšati zaradi povečanja padca napetosti na armaturi generatorja, vendar se to ne bo zgodilo, ker ppm. F2 vzbujalna tuljava OB2 narašča, ker je sorazmerna z bremenskim tokom Az.

To bo povzročilo povečanje skupne ppm in s tem izenačitev napetosti generatorja. To kompenzira padec napetosti, ko se tok obremenitve spremeni - glavna motnja generatorja. Resistance RNS v tem primeru je naprava, ki vam omogoča merjenje motenj — obremenitev.

V splošnem primeru je diagram sistema, ki deluje po metodi kompenzacije motenj, prikazan na sl. 2, b.

Anksiozni vplivi so lahko posledica različnih razlogov, zato jih je lahko več.To otežuje analizo delovanja avtomatskega krmilnega sistema. Običajno je omejeno na opazovanje motenj, ki jih povzroči glavni vzrok, kot so spremembe obremenitve. V tem primeru se regulacija imenuje regulacija obremenitve.

Kombinirana metoda regulacije (glej sliko 2, c) združuje dve prejšnji metodi: z odstopanjem in ogorčenjem. Uporablja se pri gradnji kompleksnih sistemov avtomatizacije, kjer je potrebna kakovostna regulacija.

Kot izhaja iz sl. 2, pri vsaki metodi prilagajanja je vsak sistem samodejnega prilagajanja sestavljen iz nastavljivih (prilagoditveni objekt) in nastavitvenih (regulator) delov. V vseh primerih mora imeti regulator občutljiv element, ki meri odstopanje regulirane veličine od predpisane vrednosti, ter regulator, ki zagotavlja ponovno vzpostavitev nastavljene vrednosti regulirane veličine po njenem odstopanju.

Če v sistemu regulator prejme učinek neposredno od zaznavalnega elementa in ga ta sproži, potem se tak krmilni sistem imenuje direktni krmilni sistem, regulator pa direktno delujoči regulator.

Pri regulatorjih z neposrednim delovanjem mora zaznavni element razviti zadostno moč za spremembo položaja regulacijskega telesa. Ta okoliščina omejuje področje uporabe neposredne regulacije, saj se nagibajo k temu, da je občutljivi element majhen, kar posledično povzroča težave pri doseganju zadostnih naporov za premikanje regulatornega organa.

Ojačevalniki moči se uporabljajo za povečanje občutljivosti merilnega elementa in pridobitev dovolj moči za premikanje regulacijskega telesa. Regulator, ki deluje z močnostnim ojačevalnikom, se imenuje indirektni regulator, sistem kot celota pa posredni regulacijski sistem.

V sistemih posrednega krmiljenja se za premikanje regulatorja uporabljajo pomožni mehanizmi, ki delujejo iz zunanjega vira energije ali zaradi energije nadzorovanega predmeta. V tem primeru občutljivi element deluje samo na krmilni element pomožnega mehanizma.

Razvrstitev avtomatskih krmilnih metod glede na vrsto krmilnih dejanj

Regulacijski signal generira krmilni sistem na podlagi referenčne veličine in signala senzorja, ki meri dejansko vrednost regulirane veličine. Prejeti krmilni signal se dovaja regulatorju, ki ga pretvori v krmilno delovanje pogona.

Aktuator prisili regulacijsko telo objekta, da zavzame takšen položaj, da se regulirana vrednost nagiba k nastavljeni vrednosti. Med delovanjem sistema se neprekinjeno meri trenutna vrednost regulirane veličine, zato se neprekinjeno generira tudi krmilni signal.

Vendar pa je regulacijsko delovanje pogona, odvisno od naprave regulatorja, lahko neprekinjeno ali občasno. Na sl. 4, a prikazuje krivuljo odstopanja Δu regulirane vrednosti y v času od nastavljene vrednosti y0, medtem ko je hkrati v spodnjem delu slike prikazano, kako je treba krmilno delovanje Z zvezno spreminjati.Je linearno odvisen od krmilnega signala in z njim sovpada v fazi.

riž. 4. Diagrami glavnih vrst regulativnih vplivov: a - neprekinjeno, b, c - periodično, d - rele.

Regulatorje, ki proizvajajo takšen učinek, imenujemo zvezni regulatorji, sama regulacija pa je zvezna regulacija ... Regulatorji, zgrajeni na tem principu, delujejo le, ko pride do krmilnega delovanja, torej dokler ni odstopanja med dejanskim in predpisanim vrednost nadzorovane spremenljivke.

Če se med delovanjem avtomatskega sistema krmiljenje z neprekinjenim krmilnim signalom prekine v določenih intervalih ali se dovaja v obliki ločenih impulzov, se regulatorji, ki delujejo na tem principu, imenujejo periodični regulatorji (stopenjski ali impulzni). Načeloma obstajata dva možna načina za oblikovanje periodičnega nadzora.

Na sl. 4, b in c prikazujeta grafe prekinitvenega krmilnega delovanja z zveznim odstopanjem Δ od nadzorovane vrednosti.

V prvem primeru krmiljenje predstavljajo ločeni impulzi enakega trajanja Δt, ki si sledijo v enakih časovnih intervalih T1 = t2 = t v tem primeru je velikost impulzov Z = e(t) sorazmerna z vrednostjo krmilni signal v trenutku nastanka krmilnega dejanja.

V drugem primeru imajo vsi impulzi enako vrednost Z = e(t) in si sledijo v enakomernih intervalih T1 = t2 = t, vendar imajo različno trajanje ΔT. V tem primeru je trajanje impulzov odvisno od vrednosti krmilnega signala v času oblikovanja krmilnega dejanja.Regulativno delovanje iz regulatorja se prenese na regulatorja z ustreznimi diskontinuitetami, zaradi česar regulator tudi spremeni svoj položaj z diskontinuitetami.

V praksi se pogosto uporabljajo tudi relejni krmilni sistemi ... Razmislimo o principu delovanja relejnega krmiljenja na primeru delovanja regulatorja z dvopoložajnim krmiljenjem (slika 4, d).

Vklopno-izklopni regulacijski regulatorji vključujejo tiste regulatorje, ki imajo samo dva stabilna položaja: enega - ko odstopanje nadzorovane vrednosti preseže nastavljeno pozitivno mejo + Δy, in drugo - ko odstopanje spremeni znak in doseže negativno mejo -Δy.

Nastavitveni ukrep v obeh položajih je enak v absolutni vrednosti, vendar različen v predznaku, in ta ukrep prek regulatorja povzroči, da se regulator ostro premakne na tak način, da se absolutna vrednost upogiba vedno zmanjša. Če vrednost odstopanja Δу doseže dovoljeno pozitivno vrednost + Δу (točka 1), se bo rele sprožil in krmilno delovanje -Z bo delovalo na objekt preko regulatorja in regulacijskega telesa, ki sta predznaku nasprotna, a enaka magnitude na pozitivno vrednost krmilnega delovanja + Z. Odstopanje regulirane vrednosti se bo po določenem času zmanjšalo.

Ko dosežete točko 2, bo odstopanje Δy postalo enako dopustni negativni vrednosti -Δy, rele bo deloval in krmilno delovanje Z bo spremenilo svoj predznak v nasprotno itd. Relejni krmilniki so v primerjavi z drugimi regulatorji preprosti po zasnovi, relativno poceni in se pogosto uporabljajo v tistih objektih, kjer ni potrebna visoka občutljivost na moteče vplive.