Juhtimismeetodid automaatikasüsteemides

V automatiseerimissüsteemid Kontrollimiseks kasutatakse kolme meetodit:

1) juhitava väärtuse kõrvalekaldega,

2) häirete tõttu (koormusega),

3) kombineeritud.

Reguleerimise meetod juhitava muutuja hälbega Vaatleme alalisvoolumootori kiiruse reguleerimissüsteemi näite kasutamist (joonis 1).

Mootor D kui reguleerimisobjekt kogeb töötamise ajal mitmesuguseid häireid (muutused mootori võlli koormuses, toitevõrgu pinges, generaatori D armatuuri käitava mootori kiiruses, muutused keskkonnas temperatuur, mis omakorda põhjustab mähiste takistuse muutumist ja seega ka voolude muutumist jne).

Kõik need häired põhjustavad mootori pöörete arvu D kõrvalekaldeid, mis põhjustab muutuse e. jne. v. tahhogeneraator TG. Reostaat P sisaldub tahhogeneraatori TG1 vooluringis... Reostaadi P1 poolt võetud pinge U0 on kaasatud TG tahhogeneraatori pinge vastu. Selle tulemusena tekib pingeerinevus e = U0 — Utg, mis juhitakse läbi võimendi Y mootorile DP, mis liigutab reostaadi P liugurit.Pinge U0 vastab juhitava muutuja seatud väärtusele - pöörlemissagedus ωО ja tahhogeneraatori pinge Utg - pöörlemiskiiruse hetkeväärtus.

Riis. 1. Suletud ahelaga alalisvoolumootori kiiruse reguleerimise skemaatilised skeemid: R — reostaat, OVG — generaatori ergutusmähis, G — generaator, OVD — mootori ergutusmähis, D — mootor, TG — tahhogeneraator, DP — reostaadi liugurmootor, U — võimendi.

Kui häirete mõjul ületab nende väärtuste erinevus (hälve) etteantud piiri, saab regulaator võrdlustoimingu generaatori ergutusvoolu muutuse kujul, mis põhjustab selle kõrvalekalde. vähendama. Üldist läbipaindesüsteemi on kujutatud joonisel fig. 2, a.

Riis. 2... Reguleerimismeetodite skeemid: a — hälbe järgi, b — häirete järgi, c — kombineeritud, P — regulaator, RO — reguleeriv asutus, VÕI — reguleerimise objekt, ES — võrdluselement, x(T) on seadistus, Z1 (t) ja Z2 (t) — sisemised reguleerivad mõjud, (T) — reguleeritav väärtus, F(T) on häiriv mõju.

Reguleeritava muutuja kõrvalekalle aktiveerib regulaatori, see tegevus on alati suunatud nii, et kõrvalekalle väheneks. Väärtuste erinevuse saamiseks ε(t) = x(t) — y (f) sisestatakse süsteemi võrdluselement ES.

Regulaatori tegevus hälvete kontrollimisel toimub sõltumata kontrollitava muutuja muutumise põhjusest. See on kahtlemata selle meetodi suur eelis.

Häirekontrolli ehk häirete kompenseerimise meetod põhineb sellel, et süsteemis kasutatakse seadmeid, mis kompenseerivad häireefekti muutuste mõju.

Riis. 3... Alalisvoolugeneraatori pinge reguleerimise skemaatiline diagramm: G — generaator, ОВ1 ja ОВ2 — generaatori ergutusmähised, Rн — koormustakistus, F1 ja F.2 — ergutuspoolide magnetomotoorjõud, Rsh — takistus.

Vaatleme näiteks alalisvoolugeneraatori tööd (joonis 3). Generaatoril on kaks ergutusmähist: OB1 ühendatud paralleelselt armatuuriahelaga ja OB2 ühendatud takistusega Ri... Väljamähised on ühendatud nii, et nende ppm. F1 ja F.2 lisavad. Generaatori klemmi pinge sõltub kogu ppm-st. F = F1 + F2.

Koormusvoolu Az suurenedes (koormustakistus Rn väheneb) oleks pidanud generaatori pinge UG vähenema generaatori armatuuri pingelanguse suurenemise tõttu, kuid seda ei juhtu, kuna ppm. F2 ergutusmähis OB2 suureneb, kuna see on võrdeline koormusvooluga Az.

See toob kaasa kogu ppm suurenemise ja vastavalt generaatori pinge võrdsustamise. See kompenseerib pingelanguse koormusvoolu muutumisel — generaatori peamiseks häireks. Resistance RNS on antud juhul seade, mis võimaldab mõõta häireid — koormust.

Üldjuhul on häirete kompenseerimise meetodil töötava süsteemi diagramm näidatud joonisel fig. 2, b.

Ärevaid mõjusid võivad põhjustada mitmesugused põhjused, seega võib neid olla rohkem kui üks.See raskendab automaatjuhtimissüsteemi töö analüüsi. Tavaliselt piirdub see algpõhjusest põhjustatud häirete, näiteks koormuse muutuste vaatlemisega. Sel juhul nimetatakse reguleerimist koormuse reguleerimiseks.

Kombineeritud reguleerimismeetod (vt joonis 2, c) ühendab kaks eelmist meetodit: kõrvalekaldumise ja pahameelega. Seda kasutatakse keerukate automaatikasüsteemide ehitamisel, kus on vajalik kvaliteetne reguleerimine.

Nagu jooniselt fig. 2, iga reguleerimismeetodi puhul koosneb iga automaatne reguleerimissüsteem reguleeritavatest (reguleerimisobjekt) ja reguleeritavatest (regulaator) osadest. Kõikidel juhtudel peab regulaatoril olema tundlik element, mis mõõdab juhitava muutuja kõrvalekallet ettenähtud väärtusest, samuti reguleeriv asutus, mis tagab juhitava muutuja seatud väärtuse taastamise pärast selle kõrvalekallet.

Kui süsteemis saab regulaator efekti otse sensorelemendilt ja selle poolt käivitatakse, siis sellist juhtimissüsteemi nimetatakse otsejuhtimissüsteemiks ja regulaatorit otsese toimega regulaatoriks.

Otsetoimelistes regulaatorites peab sensorelement arendama piisavat võimsust reguleeriva keha asendi muutmiseks. See asjaolu piirab otsese reguleerimise rakendusala, kuna need kipuvad muutma tundliku elemendi väikeseks, mis omakorda tekitab raskusi reguleeriva asutuse liigutamiseks piisavate jõupingutuste tegemisel.

Võimsusvõimendeid kasutatakse mõõteelemendi tundlikkuse suurendamiseks ja piisava võimsuse saamiseks reguleeriva korpuse liigutamiseks. Võimsusvõimendiga töötavat regulaatorit nimetatakse kaudseks regulaatoriks ja süsteemi tervikuna kaudseks regulaatoriks.

Kaudsetes juhtimissüsteemides kasutatakse abimehhanisme välisest energiaallikast või juhitava objekti energia mõjul toimiva reguleeriva keha liigutamiseks. Sel juhul toimib tundlik element ainult abimehhanismi juhtelemendile.

Automatiseerimise juhtimismeetodite klassifikatsioon juhtimistoimingute tüübi järgi

Juhtsignaali genereerib juhtsüsteem tugimuutuja ja juhitava muutuja tegelikku väärtust mõõtva anduri signaali põhjal. Vastuvõetud juhtsignaal suunatakse regulaatorile, mis muudab selle ajami juhtimistoiminguks.

Täiturmehhanism sunnib objekti reguleerivat keha võtma sellise asendi, et juhitav väärtus kaldub seatud väärtusele. Süsteemi töötamise ajal mõõdetakse pidevalt juhitava muutuja praegust väärtust, mistõttu genereeritakse pidevalt ka juhtsignaali.

Ajami reguleeriv toime võib olenevalt regulaatori seadmest aga olla pidev või katkendlik. Joonisel fig. 4 on a kujutatud juhitava väärtuse y hälbe kõverat Δu ajas seatud väärtusest y0, samal ajal kui joonise alumises osas on näidatud, kuidas juhtimistoimingut Z tuleb pidevalt muuta.See on lineaarselt sõltuv juhtsignaalist ja ühtib sellega faasis.

Riis. 4. Reguleerivate mõjude põhitüüpide skeemid: a — pidev, b, c — perioodiline, d — relee.

Sellist efekti tekitavaid regulaatoreid nimetatakse pidevateks regulaatoriteks ja regulatsioon ise on pidevregulatsioon... Sellel põhimõttel üles ehitatud regulaatorid töötavad ainult siis, kui toimub kontrolltegevus ehk seni, kuni tegeliku ja ettenähtud vahel on kõrvalekalle. kontrollitava muutuja väärtus.

Kui automaatikasüsteemi töötamise ajal katkeb pideva juhtsignaaliga juhtimine teatud ajavahemike järel või antakse eraldi impulsside kujul, siis sellel põhimõttel töötavaid kontrollereid nimetatakse perioodilisteks regulaatoriteks (samm või impulss). Põhimõtteliselt on perioodilise kontrolltoimingu moodustamiseks kaks võimalikku viisi.

Joonisel fig. 4, b ja c näitavad vahelduva juhtimistoimingu graafikuid pideva kõrvalekaldega Δ kontrollitavast väärtusest.

Esimesel juhul kujutatakse juhtimistoimingut eraldi sama kestusega Δt impulssidega, mis järgnevad võrdsete ajavahemike järel T1 = t2 = t. Sel juhul on impulsside suurus Z = e(t) võrdeline impulsi väärtusega. juhtsignaal juhttoimingu moodustamise hetkel.

Teisel juhul on kõigil impulssidel sama väärtus Z = e(t) ja need järgnevad kindlate intervallidega T1 = t2 = t, kuid neil on erinev kestus ΔT. Sel juhul sõltub impulsside kestus juhtsignaali väärtusest juhttoimingu moodustamise ajal.Regulatiivtoiming regulaatorilt läheb vastavate katkestustega üle reguleerivale asutusele, mille tõttu muudab ka reguleeriv asutus oma seisukohta katkestustega.

Praktikas on need ka laialdaselt kasutatavad releejuhtimissüsteemid... Vaatleme releejuhtimise tööpõhimõtet, kasutades kahepositsioonilise juhtimisega regulaatori töö näidet (joon. 4, d).

Sisse-välja juhtregulaatorite hulka kuuluvad need regulaatorid, millel on ainult kaks stabiilset asendit: üks — kui juhitava väärtuse hälve ületab seatud positiivse piiri + Δy ja teine ​​— kui hälve muudab märki ja jõuab negatiivse piirini -Δy.

Reguleeriv tegevus mõlemas asendis on absoluutväärtuselt sama, kuid märgilt erinev ja see toiming läbi regulaatori põhjustab regulaatori järsu liikumise nii, et läbipainde absoluutväärtus alati väheneb. Kui hälbe Δу väärtus jõuab lubatud positiivse väärtuseni + Δу (punkt 1), siis relee käivitub ja objektile mõjub regulaatori ja reguleeriva keha kaudu juhttoiming -Z, mis on märgilt vastupidine, kuid võrdne. suurusjärk kontrolltoimingu positiivse väärtuseni + Z. Kontrollitava väärtuse hälve teatud aja möödudes väheneb.

Jõudes punktini 2, muutub hälve Δy võrdseks lubatud negatiivse väärtusega -Δy, relee töötab ja juhtimistoiming Z muudab oma märgi vastupidiseks jne. Releekontrollerid on võrreldes teiste kontrolleritega lihtsa konstruktsiooniga, suhteliselt odavad ja neid kasutatakse laialdaselt neis rajatistes, kus ei nõuta suurt tundlikkust häirivate mõjude suhtes.