Metody řízení v automatizačních systémech

PROTI automatizační systémy Používají se tři způsoby ovládání:

1) odchylkou od regulované hodnoty,

2) rušením (zátěží),

3) kombinované.

Způsob regulace odchylkou regulované veličiny Uvažujme na příkladu systému řízení otáček stejnosměrného motoru (obr. 1).

Motor D jako objekt regulace za provozu zažívá různé poruchy (změny zatížení hřídele motoru, napětí napájecí sítě, otáčky motoru pohánějící kotvu generátoru D, změny okolního prostředí teplota, což zase vede ke změně odporu vinutí, a tím i proudů atd.).

Všechny tyto poruchy způsobí odchylku otáček motoru D, což způsobí změnu e. atd. v. tachogenerátor TG. Reostat P je zařazen do obvodu tachogenerátoru TG1... Napětí U0 odebrané reostatem P1 je zahrnuto proti napětí tachogenerátoru TG. To má za následek rozdíl napětí e = U0 — Utg, který je přiváděn přes zesilovač Y k motoru DP, který pohybuje jezdcem reostatu P.Napětí U0 odpovídá nastavené hodnotě regulované veličiny — frekvence otáčení ωО a napětí tachogenerátoru Utg — aktuální hodnotě rychlosti otáčení.

Rýže. 1. Schémata řízení otáček stejnosměrného motoru s uzavřenou smyčkou: R — reostat, OVG — budicí cívka generátoru, G — generátor, OVD — cívka buzení motoru, D — motor, TG — tachogenerátor, DP — šoupátkový hnací motor reostatu, U — zesilovač.

Pokud pod vlivem poruch rozdíl mezi těmito hodnotami (odchylka) překročí předem stanovený limit, pak regulátor obdrží referenční akci ve formě změny budícího proudu generátoru, která tuto odchylku způsobí. snížit. Obecný vychylovací systém je znázorněn na obrázku na obr. 2, a.

Rýže. 2... Schémata způsobů regulace: a — odchylkou, b — poruchou, c — kombinovaná, P — regulátor, RO — regulační orgán, OR — předmět regulace, ES — prvek srovnání, x(T) je nastavení, Z1 (t) a Z2 (t) — vnitřní regulační vlivy, (T) — nastavitelná hodnota, F(T) je rušivý efekt.

Odchylkou regulované veličiny se aktivuje regulátor, tato akce je vždy směrována tak, aby odchylku zmenšila. Pro získání rozdílu hodnot ε(t) = x(t) — y (f) je do systému zaveden srovnávací prvek ES.

K působení regulátoru při řízení odchylek dochází bez ohledu na důvod změny regulované veličiny. To je bezesporu velká výhoda této metody.

Metoda řízení rušení neboli kompenzace rušení je založena na tom, že systém využívá zařízení, která kompenzují vliv změn v účinku rušení.

Rýže. 3... Schematické schéma regulace napětí stejnosměrného generátoru: G — generátor, ОВ1 a ОВ2 — budicí cívky generátoru, Rн — zátěžový odpor, F1 a F.2 — magnetomotorické síly budicích cívek, Rsh — odpor.

Jako příklad uvažujme činnost generátoru stejnosměrného proudu (obr. 3). Generátor má dvě budicí vinutí: OB1 zapojený paralelně s obvodem kotvy a OB2 připojený k odporu Ri... Budicí vinutí jsou zapojena tak, že jejich ppm. F1 a F.2 přidat. Svorkové napětí generátoru bude záviset na celkovém počtu ppm. F = F1 + F2.

Se zvyšujícím se zatěžovacím proudem Az (klesajícím zatěžovacím odporem Rn) mělo napětí generátoru UG klesnout v důsledku zvýšení úbytku napětí na kotvě generátoru, ale to se nestane, protože ppm. F2 budicí cívka OB2 se zvyšuje, protože je úměrná zatěžovacímu proudu Az.

To povede ke zvýšení celkového ppm a tím k vyrovnání napětí generátoru. To kompenzuje pokles napětí při změně zátěžového proudu — hlavní rušení generátoru. Odporová RNS se v tomto případě jedná o zařízení, které umožňuje měřit rušení — zátěž.

V obecném případě je schéma systému pracujícího metodou kompenzace rušení znázorněno na Obr. 2, b.

Úzkostné vlivy mohou být způsobeny různými důvody, takže jich může být více.To komplikuje analýzu činnosti automatického řídicího systému. Obvykle se omezuje na sledování poruch způsobených hlavní příčinou, jako jsou změny zatížení. V tomto případě se regulace nazývá regulace zátěže.

Kombinovaný způsob regulace (viz obr. 2, c) kombinuje dva předchozí způsoby: odchylkou a vybouřením. Používá se při výstavbě složitých automatizačních systémů, kde je vyžadována kvalitní regulace.

Jak vyplývá z Obr. 2, v každém způsobu nastavení se každý systém automatického nastavení skládá z nastavitelných (nastavovací objekt) a seřizovacích (regulátorů) částí. Regulátor musí mít ve všech případech citlivý prvek, který měří odchylku regulované veličiny od předepsané hodnoty, a dále regulační orgán, který zajistí obnovení nastavené hodnoty regulované veličiny po její odchylce.

Pokud v systému regulátor přijímá účinek přímo od čidla a je jím ovládán, pak se takový řídicí systém nazývá přímý řídicí systém a regulátor se nazývá přímo působící regulátor.

U přímočinných regulátorů musí snímací prvek vyvinout dostatečný výkon pro změnu polohy regulačního orgánu. Tato okolnost omezuje oblast použití přímé regulace, protože mají tendenci zmenšovat citlivý prvek, což zase vytváří potíže při dosahování dostatečného úsilí k přesunu regulačního orgánu.

Výkonové zesilovače slouží ke zvýšení citlivosti měřícího prvku a získání dostatečného výkonu pro pohyb regulačního tělesa. Regulátor pracující s výkonovým zesilovačem se nazývá nepřímý regulátor a systém jako celek se nazývá systém nepřímé regulace.

V nepřímých řídicích systémech se používají pomocné mechanismy k pohybu regulačního orgánu působícího z vnějšího zdroje energie nebo vlivem energie řízeného objektu. V tomto případě citlivý prvek působí pouze na ovládací prvek pomocného mechanismu.

Klasifikace metod řízení automatizace podle typu regulačních akcí

Řídicí signál je generován řídicím systémem na základě referenční veličiny a signálu ze snímače, který měří skutečnou hodnotu regulované veličiny. Přijatý řídicí signál je přiváděn do regulátoru, který jej převádí na řídicí činnost pohonu.

Akční člen nutí regulační orgán objektu zaujmout takovou polohu, aby se regulovaná hodnota blížila nastavené hodnotě. Během provozu systému je průběžně měřena aktuální hodnota regulované veličiny, proto bude plynule generován i řídicí signál.

Regulační činnost pohonu však může být v závislosti na zařízení regulátoru nepřetržitá nebo přerušovaná. Na Obr. Na obr. 4 a je znázorněna křivka odchylky Δu regulované hodnoty y v čase od nastavené hodnoty y0, přičemž ve spodní části obrázku je současně znázorněno, jak se regulační působení Z musí plynule měnit.Je lineárně závislý na řídicím signálu a shoduje se s ním ve fázi.

Rýže. 4. Diagramy hlavních typů regulačních vlivů: a — spojitý, b, c — periodický, d — reléový.

Regulátory, které takový efekt vyvolávají, se nazývají kontinuální regulátory a samotná regulace je kontinuální regulace... Regulátory postavené na tomto principu fungují pouze tehdy, když dochází k regulační akci, tedy dokud nedojde k odchylce mezi skutečným a předepsaným hodnotu regulované veličiny.

Pokud je během provozu automatizačního systému v určitých intervalech přerušována řídicí akce s nepřetržitým řídicím signálem nebo je dodávána ve formě samostatných impulsů, pak se regulátory pracující na tomto principu nazývají periodické regulátory (krokové nebo impulsní). V zásadě existují dva možné způsoby, jak vytvořit periodickou kontrolní akci.

Na Obr. 4, b a c znázorňují grafy přerušovaného regulačního působení s plynulou odchylkou Δ od regulované hodnoty.

V prvním případě je regulační akce reprezentována samostatnými impulsy o stejné délce Δt, které následují ve stejných časových intervalech T1 = t2 = t, v tomto případě je velikost impulsů Z = e(t) úměrná hodnotě řídící signál v okamžiku vzniku řídící akce.

Ve druhém případě mají všechny impulsy stejnou hodnotu Z = e(t) a následují v pravidelných intervalech T1 = t2 = t, ale mají různé doby trvání ΔT. V tomto případě závisí doba trvání impulsů na hodnotě řídicího signálu v době vzniku řídicí akce.Regulační opatření z regulátora je přenášeno na regulační orgán s odpovídajícími diskontinuitami, díky čemuž regulační orgán také mění své postavení s diskontinuitami.

V praxi jsou také široce používané systémy reléového řízení... Uvažujme princip činnosti reléového řízení na příkladu činnosti regulátoru s dvoupolohovým řízením (obr. 4, d).

Regulátory on-off regulace zahrnují ty regulátory, které mají pouze dvě stabilní polohy: jednu — když odchylka regulované hodnoty překročí nastavenou kladnou mez + Δy, a druhou — když odchylka změní znaménko a dosáhne záporné meze -Δy.

Přestavovací akce v obou polohách je stejná v absolutní hodnotě, ale odlišná ve znaménku a tato akce přes regulátor způsobuje prudký pohyb regulátoru takovým způsobem, že absolutní hodnota výchylky vždy klesá. Pokud hodnota odchylky Δу dosáhne přípustné kladné hodnoty + Δу (bod 1), sepne relé a na objekt působí přes regulátor a regulační orgán regulační akce -Z, která je znaménkem opačná, ale stejná v velikosti na kladnou hodnotu regulačního působení + Z. Odchylka regulované hodnoty se po určité době sníží.

Po dosažení bodu 2 se odchylka Δy rovná dovolené záporné hodnotě -Δy, relé bude pracovat a regulační akce Z změní své znaménko na opačné atd. Reléové regulátory jsou oproti ostatním regulátorům konstrukčně jednoduché, relativně levné a jsou široce používány v těch zařízeních, kde není vyžadována vysoká citlivost na rušivé vlivy.