Mga pamamaraan ng kontrol sa mga sistema ng automation

V mga sistema ng automation Tatlong paraan ng kontrol ang ginagamit:

1) sa pamamagitan ng paglihis ng kinokontrol na halaga,

2) sa pamamagitan ng kaguluhan (sa pamamagitan ng pagkarga),

3) pinagsama.

Paraan ng regulasyon sa pamamagitan ng paglihis ng kinokontrol na variable Isaalang-alang natin ang paggamit ng halimbawa ng isang DC motor speed control system (Fig. 1).

Sa panahon ng operasyon, ang motor D, bilang object ng regulasyon, ay nakakaranas ng iba't ibang mga kaguluhan (mga pagbabago sa load sa motor shaft, ang boltahe ng supply network, ang bilis ng motor na nagmamaneho sa armature ng generator D, mga pagbabago sa ambient temperatura, na humahantong naman sa pagbabago sa paglaban ng mga windings, at samakatuwid ang mga alon, atbp.).

Ang lahat ng mga perturbation na ito ay magiging sanhi ng paglihis ng bilis ng engine D, na magdudulot ng pagbabago sa e. atbp. v. tachogenerator TG. Ang Rheostat P ay kasama sa circuit ng tachogenerator TG1... Ang boltahe U0 na kinuha ng rheostat P1 ay kasama laban sa boltahe ng TG tachogenerator. Nagreresulta ito sa isang pagkakaiba sa boltahe e = U0 — Utg na ipinapadala sa pamamagitan ng amplifier Y sa motor DP na gumagalaw sa slider ng rheostat P.Ang boltahe U0 ay tumutugma sa itinakdang halaga ng kinokontrol na variable — dalas ng pag-ikot ωО, at ang boltahe ng tachogenerator na Utg — ang kasalukuyang halaga ng bilis ng pag-ikot.

kanin. 1. Schematic diagram para sa closed-loop DC motor speed control: R — rheostat, OVG — generator excitation coil, G — generator, OVD — motor excitation coil, D — motor, TG — tachogenerator, DP — rheostat slide drive motor, U — amplifier.

Kung, sa ilalim ng impluwensya ng mga kaguluhan, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga halagang ito (paglihis) ay lumampas sa isang paunang natukoy na limitasyon, kung gayon ang regulator ay makakatanggap ng isang sanggunian na aksyon sa anyo ng isang pagbabago sa kasalukuyang paggulo ng generator, na magiging sanhi ng paglihis na ito. upang mabawasan. Ang isang pangkalahatang sistema ng pagpapalihis ay kinakatawan ng diagram sa fig. 2, a.

kanin. 2... Mga scheme ng mga pamamaraan ng regulasyon: a — sa pamamagitan ng paglihis, b — sa pamamagitan ng kaguluhan, c — pinagsama, P — regulator, RO — regulatory body, O — object ng regulasyon, ES — elemento ng paghahambing, x(T) ay ang setting, Z1 (t) at Z2 (t) — mga panloob na impluwensya ng regulasyon, (T) — adjustable na halaga, F(T) ay isang nakakagambalang epekto.

Ang paglihis ng kinokontrol na variable ay nagpapa-aktibo sa regulator, ang aksyon na ito ay palaging nakadirekta sa paraang mabawasan ang paglihis. Upang makuha ang pagkakaiba sa mga halaga ε(t) = x(t) — y (f), isang paghahambing na elemento ES ay ipinakilala sa system.

Ang aksyon ng regulator sa kontrol ng mga deviations ay nangyayari anuman ang dahilan ng pagbabago sa kinokontrol na variable. Ito ay walang alinlangan ang malaking bentahe ng pamamaraang ito.

Ang isang paraan ng disturbance control, o disturbance compensation, ay batay sa katotohanan na ang system ay gumagamit ng mga device na tumutumbas sa impluwensya ng mga pagbabago sa disturbance effect.

kanin. 3... Schematic diagram ng DC generator voltage regulation: G - generator, ОВ1 at ОВ2 - excitation coils ng generator, Rн - load resistance, F1 at F.2 - magnetomotive forces ng excitation coils, Rsh - resistance.

Bilang halimbawa, isaalang-alang ang pagpapatakbo ng isang direktang kasalukuyang generator (Larawan 3). Ang generator ay may dalawang excitation windings: OB1 konektado sa parallel sa armature circuit at OB2 konektado sa isang resistance Ri... Ang field windings ay konektado sa paraan na ang kanilang ppm. F1 at F.2 idagdag. Ang boltahe ng terminal ng generator ay depende sa kabuuang ppm. F = F1 + F2.

Habang tumataas ang load current Az (bumababa ang load resistance Rn) ang generator voltage UG ay dapat na bumaba dahil sa pagtaas ng boltahe drop sa generator armature, ngunit hindi ito mangyayari dahil ppm. Ang F2 excitation coil OB2 ay tumataas dahil proporsyonal ito sa kasalukuyang load Az.

Ito ay hahantong sa isang pagtaas sa kabuuang ppm at, nang naaayon, sa isang pagkakapantay-pantay ng boltahe ng generator. Binabayaran nito ang pagbaba ng boltahe kapag nagbabago ang kasalukuyang load - ang pangunahing kaguluhan ng generator. Resistance RNS sa kasong ito ito ay isang aparato na nagbibigay-daan sa iyo upang sukatin ang interference — load.

Sa pangkalahatang kaso, ang isang diagram ng isang sistema na nagpapatakbo ng paraan ng kabayaran sa kaguluhan ay ipinapakita sa Fig. 2, b.

Ang mga nakababahalang impluwensya ay maaaring sanhi ng iba't ibang mga kadahilanan, kaya maaaring mayroong higit sa isa sa mga ito.Pinapalubha nito ang pagsusuri ng pagpapatakbo ng awtomatikong sistema ng kontrol. Karaniwang limitado ito sa pagtingin sa mga kaguluhan na dulot ng ugat na sanhi, tulad ng mga pagbabago sa pagkarga. Sa kasong ito, ang regulasyon ay tinatawag na regulasyon ng pagkarga.

Pinagsasama ng pinagsamang paraan ng regulasyon (tingnan ang Fig. 2, c) ang dalawang naunang pamamaraan: sa pamamagitan ng paglihis at pagkagalit. Ginagamit ito sa pagtatayo ng mga kumplikadong sistema ng automation kung saan kinakailangan ang mataas na kalidad na regulasyon.

Tulad ng sumusunod mula sa fig. 2, sa bawat paraan ng pagsasaayos, ang bawat sistema ng awtomatikong pagsasaayos ay binubuo ng mga bahaging nababagay (bagay sa pagsasaayos) at sa pagsasaayos (regulator). Sa lahat ng mga kaso, ang regulator ay dapat magkaroon ng isang sensitibong elemento na sumusukat sa paglihis ng kinokontrol na variable mula sa iniresetang halaga, pati na rin ang isang katawan ng regulasyon na nagsisiguro sa pagpapanumbalik ng itinakdang halaga ng kinokontrol na variable pagkatapos ng paglihis nito.

Kung sa system ang regulator ay tumatanggap ng epekto nang direkta mula sa sensing element at pinaandar nito, kung gayon ang naturang control system ay tinatawag na direktang control system at ang regulator ay tinatawag na direct acting regulator.

Sa mga direktang kumikilos na regulator, ang sensing element ay dapat magkaroon ng sapat na kapangyarihan upang baguhin ang posisyon ng katawan na nagre-regulate. Nililimitahan ng sitwasyong ito ang larangan ng aplikasyon ng direktang regulasyon, dahil may posibilidad silang gawing maliit ang sensitibong elemento, na lumilikha ng mga kahirapan sa pagkuha ng sapat na pagsisikap upang ilipat ang regulatory body.

Ang mga power amplifier ay ginagamit upang mapataas ang sensitivity ng elemento ng pagsukat at makakuha ng sapat na kapangyarihan upang ilipat ang katawan na nagre-regulate. Ang isang regulator na tumatakbo gamit ang isang power amplifier ay tinatawag na isang hindi direktang regulator, at ang sistema sa kabuuan ay tinatawag na isang hindi direktang sistema ng regulasyon.

Sa hindi direktang mga sistema ng kontrol, ang mga pantulong na mekanismo ay ginagamit upang ilipat ang regulatory body na kumikilos mula sa isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya o dahil sa enerhiya ng kinokontrol na bagay. Sa kasong ito, ang sensitibong elemento ay kumikilos lamang sa control element ng auxiliary mechanism.

Pag-uuri ng mga pamamaraan ng kontrol sa automation ayon sa uri ng mga aksyon na kontrol

Ang control signal ay nabuo ng control system batay sa reference variable at ang signal mula sa sensor na sumusukat sa aktwal na halaga ng kinokontrol na variable. Ang natanggap na control signal ay ibinibigay sa regulator, na nagko-convert nito sa isang control action ng drive.

Pinipilit ng actuator ang nagre-regulate na katawan ng bagay na kumuha ng ganoong posisyon na ang kinokontrol na halaga ay may posibilidad sa itinakdang halaga. Sa panahon ng pagpapatakbo ng system, ang kasalukuyang halaga ng kinokontrol na variable ay patuloy na sinusukat, samakatuwid ang control signal ay patuloy ding bubuo.

Gayunpaman, ang pagkilos ng pagsasaayos ng drive, depende sa device ng regulator, ay maaaring tuluy-tuloy o pasulput-sulpot. Sa fig. 4, ipinapakita ng a ang deviation curve Δu ng kinokontrol na halaga y sa oras mula sa itinakdang halaga y0, habang sa parehong oras sa ibabang bahagi ng figure ay ipinapakita kung paano dapat na patuloy na baguhin ang control action Z.Ito ay linearly na umaasa sa control signal at kasabay nito sa phase.

kanin. 4. Mga diagram ng mga pangunahing uri ng mga impluwensya sa regulasyon: a - tuloy-tuloy, b, c - pana-panahon, d - relay.

Ang mga regulator na gumagawa ng ganoong epekto ay tinatawag na tuluy-tuloy na mga regulator, at ang regulasyon mismo ay isang tuluy-tuloy na regulasyon... Ang mga regulator na binuo sa prinsipyong ito ay gumagana lamang kapag may kontrol na aksyon, iyon ay, hanggang sa magkaroon ng paglihis sa pagitan ng aktwal at inireseta halaga ng kinokontrol na variable.

Kung sa panahon ng pagpapatakbo ng sistema ng automation, ang pagkilos ng kontrol na may tuluy-tuloy na signal ng kontrol ay nagambala sa ilang mga agwat o ibinibigay sa anyo ng mga hiwalay na pulso, kung gayon ang mga controller na nagpapatakbo sa prinsipyong ito ay tinatawag na pana-panahong mga regulator (hakbang o pulso). . Sa prinsipyo, mayroong dalawang posibleng paraan upang bumuo ng isang pana-panahong pagkilos na kontrol.

Sa fig. Ang 4, b at c ay nagpapakita ng mga graph ng pasulput-sulpot na pagkilos ng kontrol na may tuluy-tuloy na paglihis Δ mula sa kinokontrol na halaga.

Sa unang kaso, ang pagkilos ng kontrol ay kinakatawan ng magkahiwalay na mga pulso ng parehong tagal Δt, na sumusunod sa pantay na mga agwat ng oras T1 = t2 = t sa kasong ito ang magnitude ng mga pulso Z = e(t) ay proporsyonal sa halaga ng control signal sa sandali ng pagbuo ng control action.

Sa pangalawang kaso, ang lahat ng pulso ay may parehong halaga Z = e(t) at sumusunod sa mga regular na pagitan T1 = t2 = t, ngunit may iba't ibang tagal ΔT. Sa kasong ito, ang tagal ng mga pulso ay nakasalalay sa halaga ng signal ng kontrol sa oras ng pagbuo ng pagkilos ng kontrol.Ang pagkilos ng regulasyon mula sa regulator ay inililipat sa regulatory body na may kaukulang mga discontinuities, dahil kung saan ang regulatory body ay nagbabago rin ng posisyon nito na may mga discontinuities.

Sa pagsasagawa, ang mga ito ay malawakang ginagamit na mga sistema ng kontrol ng relay... Isaalang-alang natin ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng kontrol ng relay, gamit ang halimbawa ng pagpapatakbo ng isang regulator na may kontrol sa dalawang posisyon (Larawan 4, d).

Kasama sa mga on-off na control regulator ang mga regulator na mayroon lamang dalawang stable na posisyon: isa — kapag ang paglihis ng kinokontrol na halaga ay lumampas sa itinakdang positibong limitasyon + Δy, at ang isa pa — kapag ang paglihis ay nagbago ng sign at umabot sa negatibong limitasyon -Δy.

Ang pagkilos ng pagsasaayos sa parehong mga posisyon ay pareho sa ganap na halaga ngunit magkaiba sa tanda, at ang pagkilos na ito sa pamamagitan ng gobernador ay nagiging sanhi ng mabilis na paggalaw ng gobernador sa paraang palaging bumababa ang ganap na halaga ng pagpapalihis. Kung ang halaga ng paglihis Δу ay umabot sa pinahihintulutang positibong halaga + Δу (punto 1), ang relay ay magti-trigger at ang kontrol na aksyon -Z ay kikilos sa bagay sa pamamagitan ng regulator at ang katawan ng regulasyon, na kabaligtaran sa sign ngunit pantay sa magnitude sa positibong halaga ng pagkilos na kontrol + Z. Ang paglihis ng kinokontrol na halaga ay bababa pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon.

Pag-abot sa punto 2, ang paglihis Δy ay magiging katumbas ng pinahihintulutang negatibong halaga -Δy, gagana ang relay at babaguhin ng control action na Z ang sign nito sa kabaligtaran, atbp. Ang mga controllers ng relay, kumpara sa ibang mga controller, ay simple sa disenyo, medyo mura at malawakang ginagamit sa mga pasilidad na iyon kung saan hindi kinakailangan ang mataas na sensitivity sa mga nakakagambalang impluwensya.