שיטות בקרה במערכות אוטומציה

V מערכות אוטומציה מיושמות שלוש שיטות בקרה:

1) על ידי סטייה של הערך המפוקח,

2) על ידי הפרעה (לפי עומס),

3) בשילוב.

שיטת ויסות על ידי סטייה של המשתנה המבוקרת הבה נבחן שימוש בדוגמה של מערכת בקרת מהירות מנוע DC (איור 1).

במהלך הפעולה, מנוע D, כמושא לוויסות, חווה הפרעות שונות (שינויים בעומס על ציר המנוע, מתח רשת האספקה, מהירות המנוע המניע את אבזור הגנרטור D, שינויים בסביבה טמפרטורה, אשר בתורה מובילה לשינוי בהתנגדות הפיתולים, ומכאן לזרמים וכו').

כל ההפרעות הללו יגרמו לסטייה של מהירות המנוע D, מה שיגרום לשינוי ב-e. וכו ' v. tachogenerator TG. ריאוסטט P כלול במעגל של הטכוגנרטור TG1... מתח U0 שנלקח על ידי ריאוסטט P1 כלול כנגד המתח של הטכוגנרטור TG. זה גורם להפרש מתח e = U0 — Utg המוזן דרך המגבר Y למנוע DP שמניע את המחוון של ריאוסטט P.המתח U0 מתאים לערך המוגדר של המשתנה המבוקר - תדירות הסיבוב ωО, ומתח הטכוגנרטור Utg - הערך הנוכחי של מהירות הסיבוב.

אורז. 1. דיאגרמות סכמטיות לבקרת מהירות מנוע DC בלולאה סגורה: R — rheostat, OVG — סליל עירור גנרטור, G — גנרטור, OVD — סליל עירור מנוע, D — מנוע, TG — tachogenerator, DP — מנוע rheostat slide drive, U — מַגבֵּר.

אם, בהשפעת הפרעות, ההבדל בין ערכים אלו (סטייה) חורג מגבול שנקבע מראש, אזי הרגולטור יקבל פעולת התייחסות בצורה של שינוי בזרם העירור של הגנרטור, אשר יגרום לסטייה זו. להפחית. מערכת סטיה כללית מיוצגת על ידי התרשים באיור. 2, א.

אורז. 2... סכימות של שיטות רגולציה: א - לפי סטייה, ב - לפי הפרעה, ג - משולב, P - רגולטור, RO - גוף רגולטורי, OR - מושא הרגולציה, ES - אלמנט השוואה, x(T) הוא ה- הגדרה, Z1 (t) ו-Z2 (t) - השפעות רגולטוריות פנימיות, (T) - ערך מתכוונן, F(T) הוא אפקט מטריד.

סטייה של המשתנה הנשלט מפעילה את הרגולטור, פעולה זו מכוונת תמיד בצורה כזו שתפחית את הסטייה. כדי לקבל את ההבדל בערכים ε(t) = x(t) - y(f), מוכנס למערכת אלמנט השוואה ES.

פעולת הרגולטור בבקרת סטיות מתרחשת ללא קשר לסיבה לשינוי במשתנה הנשלט. זהו ללא ספק היתרון הגדול של שיטה זו.

שיטת בקרת הפרעות, או פיצוי הפרעות, מבוססת על העובדה שהמערכת משתמשת במכשירים המפצים על השפעת השינויים באפקט ההפרעה.

אורז. 3... דיאגרמה סכמטית של ויסות מתח מחולל DC: G - מחולל, ОВ1 ו-ОВ2 - סלילי עירור של הגנרטור, Rн - התנגדות עומס, F1 ו-F.2 - כוחות מגנטומוטיבים של סלילי העירור, Rsh - התנגדות.

כדוגמה, שקול את פעולתו של מחולל זרם ישר (איור 3). לגנרטור שתי פיתולי עירור: OB1 מחובר במקביל למעגל האבזור ו-OB2 מחובר להתנגדות Ri... פיתולי השדה מחוברים בצורה כזו שה-ppm שלהם. F1 ו-F.2 מוסיפים. מתח מסוף הגנרטור יהיה תלוי ב-ppm הכולל. F = F1 + F2.

ככל שגדל זרם העומס Az (התנגדות העומס Rn יורדת) מתח הגנרטור UG היה צריך לרדת עקב עלייה במפל המתח על פני אבזור הגנרטור, אבל זה לא יקרה בגלל ppm. סליל עירור F2 OB2 גדל כשהוא פרופורציונלי לזרם העומס Az.

זה יוביל לעלייה ב-ppm הכולל ובהתאם, להשוואה של מתח הגנרטור. זה מפצה על ירידת המתח כאשר זרם העומס משתנה - ההפרעה העיקרית של הגנרטור. התנגדות RNS במקרה זה זה מכשיר המאפשר לך למדוד הפרעות - עומס.

במקרה הכללי, תרשים של מערכת הפועלת בשיטת פיצוי הפרעות מוצג באיור. 2, ב.

השפעות מעוררות חרדה יכולות להיגרם ממגוון סיבות, כך שייתכן שיש יותר מאחת מהן.זה מסבך את הניתוח של פעולת מערכת הבקרה האוטומטית. בדרך כלל היא מוגבלת להסתכלות על הפרעות הנגרמות על ידי הגורם השורשי, כגון שינויי עומס. במקרה זה, התקנה נקראת ויסות עומס.

שיטת ויסות משולבת (ראה איור 2, ג) משלבת את שתי השיטות הקודמות: על ידי סטייה וזעם. הוא משמש בבניית מערכות אוטומציה מורכבות שבהן נדרשת רגולציה באיכות גבוהה.

כדלקמן מאיור. 2, בכל שיטת התאמה, כל מערכת התאמה אוטומטית מורכבת מחלקים מתכווננים (אובייקט התאמה) והתאמה (רגולטור). בכל המקרים, על הרגולטור להיות בעל אלמנט רגיש המודד את הסטייה של המשתנה הנשלט מהערך שנקבע, וכן גוף רגולטורי המבטיח את שחזור הערך שנקבע של המשתנה הנשלט לאחר סטייתו.

אם במערכת הווסת מקבל את האפקט ישירות מאלמנט החישה ומופעל על ידו, אז מערכת בקרה כזו נקראת מערכת בקרה ישירה והווסת נקרא וסת הפועל ישירות.

ברגולטורים הפועלים ישירות, אלמנט החישה חייב לפתח כוח מספיק כדי לשנות את המיקום של הגוף המווסת. נסיבות אלו מגבילות את תחום היישום של הרגולציה הישירה, שכן הן נוטות להפוך את האלמנט הרגיש לקטן, מה שיוצר קשיים בהשגת מאמצים מספיקים להזזת הגוף הרגולטורי.

מגברי הספק משמשים להגברת הרגישות של אלמנט המדידה ולהשגת מספיק כוח להזיז את הגוף המווסת. ווסת הפועל עם מגבר הספק נקרא וסת עקיף, והמערכת כולה נקראת מערכת ויסות עקיפה.

במערכות בקרה עקיפות משתמשים במנגנוני עזר להנעת הגוף הרגולטורי הפועל ממקור אנרגיה חיצוני או בשל האנרגיה של האובייקט הנשלט. במקרה זה, האלמנט הרגיש פועל רק על אלמנט הבקרה של מנגנון העזר.

סיווג שיטות בקרת אוטומציה לפי סוג פעולות הבקרה

אות הבקרה מופק על ידי מערכת הבקרה בהתבסס על משתנה הייחוס והאות מהחיישן המודד את הערך בפועל של המשתנה הנשלט. אות הבקרה המתקבל מוזן לווסת, אשר ממיר אותו לפעולת בקרה של הכונן.

המפעיל מאלץ את הגוף המווסת של האובייקט לתפוס עמדה כזו שהערך המבוקר נוטה לערך שנקבע. במהלך פעולת המערכת, הערך הנוכחי של המשתנה הנשלט נמדד ברציפות, ולכן גם אות הבקרה ייווצר ברציפות.

עם זאת, פעולת הוויסות של הכונן, בהתאם למכשיר של הרגולטור, יכולה להיות רציפה או לסירוגין. באיור. 4, a מציגה את עקומת הסטייה Δu של הערך הנשלט y בזמן מהערך שנקבע y0, כשבמקביל בחלק התחתון של האיור מוצג כיצד יש לשנות את פעולת הבקרה Z ברציפות.זה תלוי ליניארי באות הבקרה וחופף לו בשלב.

אורז. 4. דיאגרמות של הסוגים העיקריים של השפעות רגולטוריות: a - רציף, b, c - מחזורי, d - ממסר.

רגולטורים שמייצרים אפקט כזה נקראים רגולטורים מתמשכים, והרגולציה עצמה היא רגולציה מתמשכת... רגולטורים הבנויים על עיקרון זה פועלים רק כאשר יש פעולת בקרה, כלומר עד שיש סטייה בין הממשי לנקבע ערך המשתנה הנשלט.

אם במהלך פעולת מערכת האוטומציה, פעולת הבקרה עם אות בקרה מתמשכת נקטעת במרווחים מסוימים או מסופקת בצורה של פולסים נפרדים, אזי הבקרים הפועלים על עיקרון זה נקראים ווסתים תקופתיים (צעד או דופק). באופן עקרוני, ישנן שתי דרכים אפשריות ליצור פעולת בקרה תקופתית.

באיור. 4, b ו-c מציגים את הגרפים של פעולת הבקרה לסירוגין עם סטייה מתמשכת Δ מהערך המבוקר.

במקרה הראשון, פעולת הבקרה מיוצגת על ידי פולסים נפרדים באותו משך Δt, הבאים במרווחי זמן שווים T1 = t2 = t במקרה זה, גודל הפולסים Z = e(t) פרופורציונלי לערך של אות בקרה ברגע היווצרות פעולת הבקרה.

במקרה השני, לכל הפולסים יש אותו ערך Z = e(t) ועוקבים במרווחים קבועים T1 = t2 = t, אך יש להם משכי זמן שונים ΔT. במקרה זה, משך הפולסים תלוי בערך אות הבקרה בזמן היווצרות פעולת הבקרה.הפעולה הרגולטורית מהרגולטור מועברת לגוף הרגולטורי עם אי-רציפות מתאימות, שבגללן גם הגוף הרגולטורי משנה את עמדתו עם אי-רציפות.

בפועל, הם גם בשימוש נרחב במערכות בקרת ממסר... הבה נבחן את עקרון הפעולה של בקרת ממסר, תוך שימוש בדוגמה של פעולתו של וסת עם בקרה דו-מצבית (איור 4, ד).

ווסתי בקרה הפעלה-כיבוי כוללים את אותם ווסתים שיש להם רק שני מצבים יציבים: האחד - כאשר הסטייה של הערך המבוקרת עולה על הגבול החיובי + Δy שנקבע, והשני - כאשר הסטייה משנה סימן ומגיעה לגבול השלילי -Δy.

פעולת ההתאמה בשתי התפקידים זהה בערך המוחלט אך שונה בסימן, ופעולה זו באמצעות המושל גורמת למושל לנוע בחדות באופן שהערך המוחלט של הסטייה תמיד יורד. אם ערך הסטייה Δу מגיע לערך החיובי המותר + Δу (נקודה 1), הממסר יופעל ופעולת הבקרה -Z תפעל על האובייקט דרך הווסת והגוף המווסת, שהוא הפוך בסימן אך שווה ב גודל לערך החיובי של פעולת הבקרה + Z. הסטייה של הערך המבוקר תקטן לאחר פרק זמן מסוים.

בהגעה לנקודה 2 הסטייה Δy תהפוך שווה לערך השלילי המותר -Δy, הממסר יעבוד ופעולת הבקרה Z תשנה את הסימן שלה להפך וכו' בקרי ממסר, בהשוואה לבקרים אחרים, הם פשוטים בתכנון, זולים יחסית ונמצאים בשימוש נרחב באותם מתקנים שבהם לא נדרשת רגישות גבוהה להשפעות מטרידות.