Mètodes de control en sistemes d'automatització

V sistemes d'automatització S'apliquen tres mètodes de control:

1) per desviació del valor controlat,

2) per pertorbació (per càrrega),

3) combinats.

Mètode de regulació per desviació de la variable controlada Considerem l'ús de l'exemple d'un sistema de control de velocitat de motor de corrent continu (Fig. 1).

Durant el funcionament, el motor D, com a objecte de regulació, experimenta diverses pertorbacions (canvis en la càrrega a l'eix del motor, la tensió de la xarxa d'alimentació, la velocitat del motor que condueix l'induït del generador D, canvis en l'ambient. temperatura, que al seu torn comporta un canvi en la resistència dels bobinatges, i per tant els corrents, etc.).

Totes aquestes pertorbacions faran que la velocitat del motor D es desvii, la qual cosa provocarà un canvi en e. etc. v. tacogenerador TG. El reòstat P està inclòs al circuit del tacogenerador TG1... La tensió U0 presa pel reòstat P1 s'inclou contra la tensió del tacogenerador TG. Això dóna lloc a una diferència de tensió e = U0 — Utg que s'alimenta a través de l'amplificador Y al motor DP que mou el control lliscant del reòstat P.La tensió U0 correspon al valor establert de la variable controlada: freqüència de rotació ωО, i la tensió del tacogenerador Utg, el valor actual de la velocitat de rotació.

Arròs. 1. Esquemes esquemàtics per al control de la velocitat del motor de corrent continu de llaç tancat: R — reòstat, OVG — bobina d'excitació del generador, G — generador, OVD — bobina d'excitació del motor, D — motor, TG — tacogenerador, DP — motor d'accionament de corredissa del reòstat, U — amplificador.

Si, sota la influència de les pertorbacions, la diferència entre aquests valors (desviació) supera un límit predeterminat, el regulador rebrà una acció de referència en forma de canvi en el corrent d'excitació del generador, que provocarà aquesta desviació. disminuir. Un sistema de deflexió general està representat pel diagrama de la fig. 2, a.

Arròs. 2... Esquemes de mètodes de regulació: a — per desviació, b — per pertorbació, c — combinat, P — regulador, RO — organisme regulador, OR — objecte de regulació, ES — element de comparació, x(T) és el configuració, Z1 (t) i Z2 (t) - influències reguladores internes, (T) - valor ajustable, F (T) és un efecte pertorbador.

La desviació de la variable controlada activa el regulador, aquesta acció sempre es dirigeix ​​de manera que es redueixi la desviació. Per obtenir la diferència de valors ε(t) = x(t) — y (f), s'introdueix un element de comparació ES al sistema.

L'acció del regulador en el control de desviacions es produeix independentment del motiu del canvi de la variable controlada. Aquest és, sens dubte, el gran avantatge d'aquest mètode.

Un mètode de control de pertorbacions, o compensació de pertorbacions, es basa en el fet que el sistema utilitza dispositius que compensen la influència dels canvis en l'efecte de la pertorbació.

Arròs. 3... Diagrama esquemàtic de la regulació de la tensió del generador de corrent continu: G — generador, ОВ1 i ОВ2 — bobines d'excitació del generador, Rн — resistència de càrrega, F1 i F.2 — forces magnetomotores de les bobines d'excitació, Rsh — resistència.

Com a exemple, considereu el funcionament d'un generador de corrent continu (Fig. 3). El generador té dos bobinats d'excitació: OB1 connectat en paral·lel amb el circuit de l'induït i OB2 connectat a una resistència Ri... Els bobinats de camp estan connectats de manera que les seves ppm. F1 i F.2 sumen. La tensió del terminal del generador dependrà del total de ppm. F = F1 + F2.

A mesura que augmenta el corrent de càrrega Az (la resistència de càrrega Rn disminueix), la tensió del generador UG hauria d'haver disminuït a causa d'un augment de la caiguda de tensió a l'armadura del generador, però això no passarà perquè ppm. La bobina d'excitació F2 OB2 augmenta ja que és proporcional al corrent de càrrega Az.

Això comportarà un augment de la ppm total i, en conseqüència, una igualació de la tensió del generador. Això compensa la caiguda de tensió quan el corrent de càrrega canvia, la principal pertorbació del generador. Resistència RNS en aquest cas és un dispositiu que permet mesurar la interferència — càrrega.

En el cas general, a la Fig. 2, b.

Les influències ansioses poden ser causades per diversos motius, de manera que pot haver-hi més d'un.Això complica l'anàlisi del funcionament del sistema de control automàtic. Normalment es limita a mirar les pertorbacions causades per la causa principal, com ara els canvis de càrrega. En aquest cas, la regulació s'anomena regulació de càrrega.

Un mètode combinat de regulació (vegeu la figura 2, c) combina els dos mètodes anteriors: per desviació i indignació. S'utilitza en la construcció de sistemes d'automatització complexos on es requereix una regulació d'alta qualitat.

Com es desprèn de la fig. 2, en cada mètode d'ajust, cada sistema d'ajust automàtic consta de peces ajustables (objecte d'ajust) i d'ajust (regulador). En tots els casos, el regulador ha de disposar d'un element sensible que mesuri la desviació de la variable controlada respecte del valor prescrit, així com d'un organisme regulador que garanteixi el restabliment del valor establert de la variable controlada després de la seva desviació.

Si al sistema el regulador rep l'efecte directament de l'element sensor i és accionat per aquest, llavors aquest sistema de control s'anomena sistema de control directe i el regulador s'anomena regulador d'acció directa.

En els reguladors d'acció directa, l'element sensor ha de desenvolupar una potència suficient per canviar la posició de l'organisme regulador. Aquesta circumstància limita l'àmbit d'aplicació de la regulació directa, ja que tendeixen a reduir l'element sensible, la qual cosa crea dificultats per aconseguir esforços suficients per moure l'òrgan regulador.

Els amplificadors de potència s'utilitzen per augmentar la sensibilitat de l'element de mesura i obtenir prou potència per moure el cos regulador. Un regulador que funciona amb un amplificador de potència s'anomena regulador indirecte i el sistema en conjunt s'anomena sistema de regulació indirecta.

En els sistemes de control indirecte, s'utilitzen mecanismes auxiliars per moure el cos regulador actuant des d'una font d'energia externa o degut a l'energia de l'objecte controlat. En aquest cas, l'element sensible actua només sobre l'element de control del mecanisme auxiliar.

Classificació dels mètodes de control de l'automatització segons el tipus d'accions de control

El senyal de control és generat pel sistema de control a partir de la variable de referència i el senyal del sensor que mesura el valor real de la variable controlada. El senyal de control rebut s'alimenta al regulador, que el converteix en una acció de control de l'accionament.

L'actuador obliga el cos regulador de l'objecte a prendre una posició tal que el valor controlat tendeix al valor establert. Durant el funcionament del sistema, el valor actual de la variable controlada es mesura contínuament, per tant, el senyal de control també es generarà contínuament.

Tanmateix, l'acció reguladora de l'accionament, depenent del dispositiu del regulador, pot ser contínua o intermitent. A la fig. A la figura 4, a mostra la corba de desviació Δu del valor controlat y en el temps des del valor establert y0, mentre que al mateix temps a la part inferior de la figura es mostra com l'acció de control Z s'ha de canviar contínuament.Depèn linealment del senyal de control i coincideix amb ell en fase.

Arròs. 4. Esquemes dels principals tipus d'influències reguladores: a — contínua, b, c — periòdica, d — relé.

Els reguladors que produeixen aquest efecte s'anomenen reguladors continus, i la regulació en si és una regulació contínua... Els reguladors basats en aquest principi funcionen només quan hi ha una acció de control, és a dir, fins que hi ha una desviació entre el real i el prescrit. valor de la variable controlada.

Si durant el funcionament del sistema d'automatització, l'acció de control amb un senyal de control continu s'interromp a determinats intervals o es subministra en forma de polsos separats, els controladors que funcionen segons aquest principi s'anomenen reguladors periòdics (pas o pols). En principi, hi ha dues maneres possibles de formar una acció de control periòdica.

A la fig. 4, b i c mostren els gràfics de l'acció de control intermitent amb desviació contínua Δ del valor controlat.

En el primer cas, l'acció de control es representa per polsos separats de la mateixa durada Δt, seguint en intervals de temps iguals T1 = t2 = t en aquest cas la magnitud dels polsos Z = e(t) és proporcional al valor de la senyal de control en el moment de la formació de l'acció de control.

En el segon cas, tots els polsos tenen el mateix valor Z = e(t) i segueixen a intervals regulars T1 = t2 = t, però tenen diferents durades ΔT. En aquest cas, la durada dels polsos depèn del valor del senyal de control en el moment de la formació de l'acció de control.L'acció reguladora del regulador es trasllada a l'òrgan regulador amb les discontinuïtats corresponents, per la qual cosa l'òrgan regulador també modifica la seva posició amb discontinuïtats.

A la pràctica, també són sistemes de control de relés molt utilitzats... Considerem el principi de funcionament del control de relés, utilitzant l'exemple de funcionament d'un regulador amb control de dues posicions (Fig. 4, d).

Els reguladors de control on-off inclouen aquells reguladors que només tenen dues posicions estables: una, quan la desviació del valor controlat supera el límit positiu establert + Δy, i l'altra, quan la desviació canvia de signe i arriba al límit negatiu -Δy.

L'acció d'ajust en ambdues posicions és la mateixa en valor absolut però diferent en signe, i aquesta acció a través del governador fa que el governador es mogui bruscament de manera que el valor absolut de la desviació sempre disminueix. Si el valor de la desviació Δу arriba al valor positiu admissible + Δу (punt 1), el relé s'activarà i l'acció de control -Z actuarà sobre l'objecte a través del regulador i el cos regulador, que és oposat en signe però igual en magnitud al valor positiu de l'acció de control + Z. La desviació del valor controlat disminuirà després d'un període de temps determinat.

Arribant al punt 2, la desviació Δy serà igual al valor negatiu admissible -Δy, el relé funcionarà i l'acció de control Z canviarà el seu signe al contrari, etc. Els controladors de relé, en comparació amb altres controladors, tenen un disseny senzill, relativament barats i s'utilitzen àmpliament en aquelles instal·lacions on no es requereix una alta sensibilitat a influències pertorbadores.