Paano gumagana at gumagana ang isang awtomatikong regulator sa halimbawa ng isang silid ng incubator

Ang pinakasimpleng at pinakakaraniwang anyo ng awtomatikong kontrol ng pagpapatakbo ng mga teknikal na aparato ay ang awtomatikong kontrol, na tinatawag na isang paraan ng pagpapanatiling pare-pareho ang ibinigay na parameter (halimbawa, bilis ng pag-ikot ng baras, katamtamang temperatura, presyon ng singaw) o isang paraan ng pagtiyak ng pagbabago nito ayon sa isang tiyak na batas. Maaari itong isagawa sa pamamagitan ng naaangkop na mga aksyon ng tao o awtomatiko, iyon ay, sa tulong ng naaangkop na mga teknikal na aparato - mga awtomatikong regulator.

Ang mga regulator na nagpapanatili ng palaging halaga ng parameter ay tinatawag na kanilang sarili, at ang mga controller na nagbibigay ng pagbabago ng isang parameter ayon sa isang partikular na batas ay tinatawag na software.

Noong 1765, ang mekaniko ng Russia na si I. I. Polzunov ay nag-imbento ng isang awtomatikong regulator para sa mga layuning pang-industriya, na nagpapanatili ng humigit-kumulang na pare-pareho ang antas ng tubig sa mga steam boiler. Noong 1784, ang Ingles na mekaniko na si J. Ang Watt ay nag-imbento ng isang awtomatikong gobernador na nagpapanatili ng patuloy na bilis ng pag-ikot ng baras ng isang makina ng singaw.

Proseso ng regulasyon

Isaalang-alang kung paano mo mapapanatili ang isang pare-parehong temperatura sa isang silid na tinatawag termostat, isang halimbawa nito ay isang incubator chamber.

Incubator

Ang mga thermostat ay malawakang ginagamit sa iba't ibang sektor ng industriya, lalo na sa industriya ng pagkain. Sa wakas, ang living space ay maaari ding ituring na isang termostat sa taglamig kung ito ay nagpapanatili ng isang palaging temperatura sa tulong ng mga espesyal na balbula na inaalok sa mga radiator ng pag-init. Ipakita natin kung paano ginagawa ang hindi awtomatikong pagkontrol sa temperatura ng silid.

Ipagpalagay na ito ay kanais-nais na mapanatili ang isang temperatura ng 20 ° C. Ito ay sinusubaybayan ng isang room thermometer. Kung ito ay tumaas nang mas mataas, kung gayon ang balbula ng radiator ay bahagyang sarado. Pinapabagal nito ang daloy ng mainit na tubig sa huli. Bumababa ang temperatura nito at samakatuwid ay bumababa ang daloy ng enerhiya sa silid, kung saan bumababa rin ang temperatura ng hangin.

Kapag ang temperatura ng hangin sa silid ay mas mababa sa 20 ° C, ang balbula ay bubukas at sa gayon ang daloy ng mainit na tubig sa radiator ay tumataas, dahil sa kung saan ang temperatura sa silid ay tumataas.

Sa gayong regulasyon, ang mga maliliit na pagbabago sa temperatura ng hangin sa paligid ng itinakdang halaga ay sinusunod (sa halimbawang isinasaalang-alang, mga 20 ° C).

Mekanikal na termostat

Ipinapakita ng halimbawang ito na kailangang isagawa ang ilang partikular na pagkilos sa proseso ng regulasyon:

• sukatin ang adjustable parameter;
• ihambing ang halaga nito sa preset na halaga (sa kasong ito, ang tinatawag na control error ay tinutukoy - ang pagkakaiba sa pagitan ng aktwal na halaga at ang preset na halaga);
• upang maapektuhan ang proseso ayon sa halaga at tanda ng error sa pagkontrol.

Sa hindi awtomatikong regulasyon, ang mga pagkilos na ito ay ginagawa ng isang tao na operator.

Awtomatikong pagsasaayos

Ang regulasyon ay maaaring gawin nang walang interbensyon ng tao, iyon ay, sa pamamagitan ng teknikal na paraan. Sa kasong ito, pinag-uusapan natin ang tungkol sa awtomatikong regulasyon, na isinasagawa gamit ang isang awtomatikong regulator. Alamin natin kung anong mga bahagi ang binubuo nito at kung paano nakikipag-ugnayan ang mga bahaging ito sa isa't isa.

Ang pagsukat ng aktwal na halaga ng kinokontrol na parameter ay isinasagawa ng isang aparatong pagsukat na tinatawag na sensor (sa halimbawa ng incubator — sensor ng temperatura).

Ang mga resulta ng mga sukat ay ibinibigay ng sensor sa anyo ng ilang pisikal na signal (taas ng thermometric liquid column, pagpapapangit ng bimetallic plate, halaga ng boltahe o kasalukuyang sa output ng sensor, atbp.).

Ang paghahambing ng aktwal na halaga ng kinokontrol na parameter sa ibinigay na isa ay ginawa ng isang espesyal na comparator na tinatawag na null body. Sa kasong ito, ang pagkakaiba sa pagitan ng aktwal na halaga ng kinokontrol na parameter at ang tinukoy (ibig sabihin, kinakailangan) na halaga ay tinutukoy. Ang pagkakaibang ito ay tinatawag na control error. Maaari itong maging positibo at negatibo.

Ang halaga ng control error ay na-convert sa isang tiyak na pisikal na signal na nakakaapekto sa executive na kumokontrol sa estado ng kinokontrol na bagay. Bilang resulta ng epekto ng executive body sa bagay, ang kinokontrol na parameter ay tumataas o bumababa depende sa tanda ng error sa pagsasaayos.

Kaya, ang mga pangunahing bahagi ng awtomatikong regulator ay: isang elemento ng pagsukat (sensor), isang elemento ng sanggunian (zero element) at isang elemento ng ehekutibo.

Upang maihambing ng zero element ang sinusukat na halaga ng kinokontrol na variable sa itinakdang halaga, kinakailangang ipasok ang itinakdang halaga ng parameter sa awtomatikong controller. Ginagawa ito sa tulong ng isang espesyal na aparato, ang tinatawag na Master, na nagko-convert ng awtomatikong pagsasaayos ng itinakdang halaga ng parameter sa isang pisikal na signal sa isang tiyak na antas.

Sa kasong ito, mahalaga na ang mga pisikal na signal ng mga output ng sensor at ang nakatakdang halaga ay magkapareho. Sa kasong ito lamang posible na ihambing sa isang null body.

Dapat ding tandaan na ang kapangyarihan ng output signal na naaayon sa error sa regulasyon ay, bilang panuntunan, ay hindi sapat upang kontrolin ang pagpapatakbo ng executive body. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang tinukoy na signal ay pre-amplified. Samakatuwid, ang awtomatikong regulator, bilang karagdagan sa tatlong pangunahing bahagi na ipinahiwatig (sensor, zero element at actuator), ay may kasamang setting at amplifier.

Isang tipikal na block diagram ng isang awtomatikong control system

Tulad ng makikita mula sa diagram na ito, ang awtomatikong sistema ng kontrol ay sarado. Mula sa control object, ang impormasyon tungkol sa halaga ng kinokontrol na parameter ay napupunta sa sensor, at pagkatapos ay sa zero body, pagkatapos kung saan ang signal na naaayon sa control error ay dumadaan sa amplifier sa executive body, na may kinakailangang epekto sa kontrol na bagay.

Ang paggalaw ng mga signal mula sa control object patungo sa null body ay isang feedback loop. Ang feedback ay isang paunang kinakailangan para sa proseso ng regulasyon. Ang ganitong closed loop ay apektado din ng mga panlabas na impluwensya.

Una (at ito ang pinakamahalaga), ang object ng regulasyon ay nakalantad sa mga panlabas na impluwensya.Ang mga impluwensyang ito ang nagdudulot ng mga pagbabago sa mga parameter ng estado nito at nagpapataw ng regulasyon.

Pangalawa, ang panlabas na impluwensya sa circuit ng awtomatikong control system ay ang input sa zero body sa pamamagitan ng set na halaga ng kinakailangang halaga ng kinokontrol na parameter, na tinutukoy batay sa pagsusuri ng operating mode ng buong system, na kasama ang awtomatikong device na ito. Ang pagsusuri na ito ay ginagawa ng isang tao o isang control computer.

Mga halimbawa ng mga awtomatikong regulator:

Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng electric thermostat para sa bakal

Ang paggamit ng PID controller sa mga automation system sa halimbawa ng TRM148 OWEN