Sistemi di controllo automatici chiusi

I sistemi di controllo automatico chiuso (ACS) differiscono dai circuiti aperti nelle apparecchiature utilizzate e nella completezza dell'automazione. Con l'ACS aperto, l'unità principale (incluse le apparecchiature di controllo) non riceve informazioni sulla modalità operativa effettiva dell'impianto elettrico (motore in movimento, macchina in funzione).

In un ASUB chiuso, le informazioni vengono trasmesse agli elementi di controllo, che è accompagnata dall'invio di segnali di comando appropriati. Il circuito che trasmette tali informazioni chiude l'anello di controllo, formando un ACS chiuso o ACS di feedback.

La differenza tra ACS chiuso e aperto può essere spiegata con l'esempio del controllo della velocità di un motore elettrico in un sistema generatore-motore (G-D). Con l'ACS aperto (Fig. 1, a), la velocità impostata del motore elettrico viene impostata manualmente dal potenziometro P. La regolazione della velocità viene effettuata visivamente da un tachimetro, che è alimentato dal tachogeneratore TG. Eventuali scostamenti di velocità rispetto al setpoint vengono eliminati dall'operatore agendo sullo slider del potenziometro.

In un ACS chiuso (Fig.1, b) l'armatura della dinamo tachimetrica TG è inclusa nel circuito di eccitazione del generatore OVG, creando un sistema chiuso o di retroazione (in questo caso con retroazione di velocità).

Riso. 1. Circuito di controllo del motore elettrico nel sistema G -M: a - ACS aperto, b - ACS chiuso

La corrente generata dalla dinamo tachimetrica (Aztg) in un circuito chiuso diretta alla corrente del potenziometro (Azn) e la corrente risultante agisce nel circuito pari alla differenza geometrica di queste correnti. Utilizzando il cursore del potenziometro, l'operatore imposta il valore della corrente risultante nella bobina di eccitazione dell'OVG, alla quale viene fornita la velocità corrispondente del motore elettrico. È qui che finisce il ruolo dell'operatore. In futuro, il sistema mantiene automaticamente la modalità di funzionamento impostata dell'azionamento elettrico con una certa precisione.

Supponiamo che a causa del picco di carico, la velocità del motore elettrico sia diminuita rispetto a quella specificata. La riduzione della velocità è accompagnata da una corrispondente riduzione della velocità della dinamo tachimetrica e della tensione ai suoi capi. Ciò, a sua volta, porterà ad una diminuzione della corrente Aztg nel circuito di retroazione e, in una certa posizione del cursore del potenziometro, ad un aumento della corrente risultante nell'avvolgimento di eccitazione del generatore. La tensione del generatore e la velocità del motore aumenteranno di conseguenza.

Il processo di aumento della velocità e della tensione continuerà finché la corrente nel circuito di retroazione non raggiunge il valore impostato e la velocità del motore raggiunge il valore impostato.

Nell'analisi dei sistemi di controllo automatico, grafici funzionali… Nella fig.2 schema funzionale delle trasmissioni di ACS, che comprende i seguenti elementi:

1 — dispositivo principale che imposta la modalità di funzionamento, dà un comando, avvia un impulso o un segnale,

2 — elemento di confronto. Include il segnale X1 dal master, il segnale X0, che determina la velocità o il livello del valore controllato. Tenendo conto del segnale dal nono elemento di feedback principale, l'elemento 2 confronta i segnali ricevuti e invia il segnale X2 ulteriormente corretto,

3 — l'elemento trasformante, il segnale op lo trasforma in un'altra forma, più conveniente per ulteriore trasmissione. Ad esempio, il segnale X2 viene fornito sotto forma di pressione idraulica (pneumatica, meccanica) e l'elemento 3 lo converte in corrente elettrica. Poiché questo tipo di trasformazione può richiedere energia aggiuntiva, l'elemento 3 è collegato a una fonte di energia PE,

4 — elemento di aggiunta, riceve due segnali: X3 e X8 dall'elemento di correzione (elemento di memoria) 8. Questi segnali vengono sommati dall'elemento 4 e inviati all'elemento successivo,

5 — elemento di amplificazione, il segnale di ingresso X1 può essere debole e deve essere amplificato per la successiva trasmissione. Questo viene fatto attraverso l'elemento 5 che è collegato alla fonte di alimentazione PE,

6 — elemento esecutivo, esegue il segnale ricevuto (motore elettrico, relè elettromagnetico, servomotore),

7 — oggetto regolabile o macchina da lavoro.

Riso. 2. Schema funzionale dell'ACS

Ciascun elemento di automazione è un convertitore di energia, all'ingresso del quale è applicato il valore X' e il valore X è sottratto all'uscita. «Per ogni elemento in uno stato stazionario esiste una certa dipendenza X» (X'), chiamata caratteristica statica.

Un sistema di controllo automatico chiuso è caratterizzato dalla presenza di feedback; ha almeno un anello di retroazione che collega l'uscita del sistema al suo ingresso. Inoltre, potrebbero esserci i cosiddetti feedback interni, che collegano l'uscita e l'ingresso dei singoli elementi ACS.

Il feedback è diviso in duro e flessibile. I vincoli rigidi operano sia nelle modalità operative transitorie che stazionarie del sistema, flessibili - solo in quelle transitorie. Differenza tra feedback positivo e negativo. All'aumentare del valore regolato, la connessione positiva lo aumenta ancora di più e quella negativa, al contrario, diminuisce. I feedback possono trasmettere segnali proporzionali all'angolo di rotazione, velocità, tensione, corrente, ecc. e sono chiamati feedback di angolo, velocità, tensione, corrente di conseguenza. Per maggiori dettagli vedi qui: Elementi di sistemi di automazione

Secondo il principio di funzionamento, ACS può essere suddiviso in tre gruppi:

• funzionamento continuo in cui il rapporto tra i valori controllati e impostati non viene interrotto,

• azione impulsiva, in cui il collegamento tra i valori controllati e quelli impostati avviene ad intervalli regolari,

• azione di inoltro in cui la comunicazione avviene solo quando un valore raggiunge un determinato valore.

A seconda della legge in base alla quale un dato valore cambia nel tempo, gli ACS possono anche essere suddivisi in tre gruppi:

• sistemi a setpoint costante o basso in cui il valore controllato automaticamente è mantenuto costante. Si tratta di sistemi di stabilizzazione, che sono essenzialmente sistemi di controllo automatico (ACS),

• sistemi in cui il valore target viene modificato secondo un programma specifico e predeterminato. È un sistema di gestione del software,

• sistemi in cui un dato valore può variare ampiamente e secondo una legge arbitraria, cioè sistemi di tracciamento.