Metodi di controllo nei sistemi di automazione

v sistemi di automazione Vengono applicati tre metodi di controllo:

1) per deviazione del valore controllato,

2) per disturbo (per carico),

3) combinato.

Metodo di regolazione per deviazione della variabile controllata Consideriamo l'esempio di un sistema di controllo della velocità del motore DC (Fig. 1).

Durante il funzionamento, il motore D, oggetto di regolazione, subisce diversi disturbi (variazioni del carico sull'albero motore, tensione della rete di alimentazione, velocità del motore che aziona l'indotto del generatore D, variazioni dell'ambiente temperatura, che a sua volta porta a modificare la resistenza degli avvolgimenti, e quindi le correnti, ecc.).

Tutte queste perturbazioni causeranno una deviazione del regime del motore D, che provocherà un cambiamento in e. eccetera. v. dinamo tachimetrica TG. Il reostato P è incluso nel circuito del tachogeneratore TG1... La tensione U0 prelevata dal reostato P1 è inclusa contro la tensione del tachogeneratore TG. Ciò si traduce in una differenza di tensione e = U0 — Utg che viene alimentata attraverso l'amplificatore Y al motore DP che sposta il cursore del reostato P.La tensione U0 corrisponde al valore impostato della variabile controllata - la frequenza di rotazione ωО e la tensione del tachogeneratore Utg - il valore corrente della velocità di rotazione.

Riso. 1. Schemi schematici per il controllo della velocità del motore CC a circuito chiuso: R - reostato, OVG - bobina di eccitazione del generatore, G - generatore, OVD - bobina di eccitazione del motore, D - motore, TG - tachogeneratore, DP - motore di azionamento della slitta del reostato, U - amplificatore.

Se, sotto l'influenza di disturbi, la differenza tra questi valori (deviazione) supera un limite predeterminato, il regolatore riceverà un'azione di riferimento sotto forma di variazione della corrente di eccitazione del generatore, che causerà questa deviazione diminuire. Un sistema di deflessione generale è rappresentato dal diagramma di fig. 2, un.

Riso. 2... Schemi dei metodi di regolazione: a - per deviazione, b - per disturbo, c - combinato, P - regolatore, RO - organismo di regolamentazione, OR - oggetto di regolazione, ES - elemento di confronto, x(T) è il impostazione, Z1 (t) e Z2 (t) — influenze normative interne, (T) — valore regolabile, F(T) è un effetto di disturbo.

Lo scostamento della variabile controllata attiva il regolatore, questa azione è sempre indirizzata in modo tale da ridurre lo scostamento. Per ottenere la differenza di valori ε(t) = x(t) — y (f), viene introdotto nel sistema un elemento di confronto ES.

L'azione del regolatore nel controllo delle deviazioni avviene indipendentemente dal motivo del cambiamento nella variabile controllata. Questo è senza dubbio il grande vantaggio di questo metodo.

Un metodo di controllo del disturbo, o compensazione del disturbo, si basa sul fatto che il sistema utilizza dispositivi che compensano l'influenza dei cambiamenti nell'effetto del disturbo.

Riso. 3... Schema schematico della regolazione della tensione del generatore CC: G - generatore, ОВ1 e ОВ2 - bobine di eccitazione del generatore, Rн - resistenza di carico, F1 e F.2 - forze magnetomotrici delle bobine di eccitazione, Rsh - resistenza.

Ad esempio, si consideri il funzionamento di un generatore di corrente continua (Fig. 3). Il generatore ha due avvolgimenti di eccitazione: OB1 collegato in parallelo con il circuito di armatura e OB2 collegato a una resistenza Ri... Gli avvolgimenti di campo sono collegati in modo tale che i loro ppm. F1 e F.2 aggiungono. La tensione del terminale del generatore dipenderà dal totale ppm. F = F1 + F2.

All'aumentare della corrente di carico Az (la resistenza di carico Rn diminuisce) la tensione del generatore UG dovrebbe essere diminuita a causa di un aumento della caduta di tensione attraverso l'armatura del generatore, ma ciò non accadrà perché ppm. La bobina di eccitazione F2 OB2 aumenta in quanto proporzionale alla corrente di carico Az.

Ciò porterà ad un aumento del ppm totale e, di conseguenza, ad un'equalizzazione della tensione del generatore. Ciò compensa la caduta di tensione quando la corrente di carico cambia, il disturbo principale del generatore. Resistenza RNS in questo caso è un dispositivo che consente di misurare l'interferenza — carico.

Nel caso generale, in Fig. 2, b.

Le influenze ansiose possono essere causate da una varietà di motivi, quindi potrebbe essercene più di uno.Ciò complica l'analisi del funzionamento del sistema di controllo automatico. Di solito si limita a esaminare i disturbi causati dalla causa principale, come i cambiamenti di carico. In questo caso la regolazione si chiama regolazione del carico.

Un metodo combinato di regolazione (vedi Fig. 2, c) combina i due metodi precedenti: per deviazione e oltraggio. Viene utilizzato nella costruzione di sistemi di automazione complessi dove è richiesta una regolazione di alta qualità.

Come segue dalla fig. 2, in ciascun metodo di regolazione, ciascun sistema di regolazione automatica è costituito da parti regolabili (oggetto di regolazione) e regolabili (regolatore). In ogni caso il regolatore deve avere un elemento sensibile che misuri lo scostamento della variabile controllata dal valore prescritto, nonché un organo di regolazione che garantisca il ripristino del valore impostato della variabile controllata dopo il suo scostamento.

Se nel sistema il regolatore riceve l'effetto direttamente dall'elemento sensibile ed è azionato da esso, allora tale sistema di controllo è chiamato sistema di controllo diretto e il regolatore è chiamato regolatore ad azione diretta.

Nei regolatori ad azione diretta, l'elemento sensibile deve sviluppare una potenza sufficiente per modificare la posizione del corpo regolatore. Tale circostanza limita l'ambito di applicazione della regolamentazione diretta, poiché tende a rendere piccolo l'elemento sensibile, il che a sua volta crea difficoltà nell'ottenere sforzi sufficienti per muovere l'organismo di regolamentazione.

Gli amplificatori di potenza vengono utilizzati per aumentare la sensibilità dell'elemento di misura e ottenere una potenza sufficiente per muovere il corpo di regolazione. Un regolatore che funziona con un amplificatore di potenza è chiamato regolatore indiretto e il sistema nel suo insieme è chiamato sistema di regolazione indiretto.

Nei sistemi di controllo indiretto, vengono utilizzati meccanismi ausiliari per spostare l'organismo di regolamentazione che agisce da una fonte di energia esterna oa causa dell'energia dell'oggetto controllato. In questo caso, l'elemento sensibile agisce solo sull'elemento di comando del meccanismo ausiliario.

Classificazione dei metodi di controllo dell'automazione in base al tipo di azioni di controllo

Il segnale di controllo viene generato dal sistema di controllo in base alla variabile di riferimento e al segnale proveniente dal sensore che misura il valore effettivo della variabile controllata. Il segnale di controllo ricevuto viene inviato al regolatore, che lo converte in un'azione di controllo dell'azionamento.

L'attuatore forza il corpo regolatore dell'oggetto ad assumere una posizione tale che il valore controllato tenda al valore impostato. Durante il funzionamento del sistema, il valore corrente della variabile controllata viene continuamente misurato, quindi anche il segnale di controllo verrà generato continuamente.

Tuttavia, l'azione di regolazione dell'azionamento, a seconda del dispositivo del regolatore, può essere continua o intermittente. Nella fig. 4, a mostra la curva di scostamento Δu della grandezza controllata y nel tempo dal valore impostato y0, mentre contemporaneamente nella parte inferiore della figura è mostrato come l'azione di regolazione Z deve essere variata continuamente.Dipende linearmente dal segnale di controllo e coincide con esso in fase.

Riso. 4. Diagrammi dei principali tipi di influenze normative: a — continuo, b, c — periodico, d — relè.

I regolatori che producono un tale effetto sono chiamati regolatori continui e la regolazione stessa è una regolazione continua... I regolatori costruiti su questo principio funzionano solo quando c'è un'azione di controllo, cioè finché non c'è una deviazione tra l'effettivo e il prescritto valore della variabile controllata.

Se durante il funzionamento del sistema di automazione, l'azione di controllo con un segnale di controllo continuo viene interrotta a determinati intervalli o viene fornita sotto forma di impulsi separati, i controller che funzionano secondo questo principio sono chiamati regolatori periodici (passo o impulso).. In linea di principio, ci sono due possibili modi per formare un'azione di controllo periodico.

Nella fig. 4, b e c mostrano i grafici dell'azione di controllo intermittente con scostamento continuo Δ dal valore controllato.

Nel primo caso l'azione di controllo è rappresentata da impulsi separati della stessa durata Δt, successivi in ​​intervalli di tempo uguali T1 = t2 = t in questo caso l'ampiezza degli impulsi Z = e(t) è proporzionale al valore della segnale di controllo al momento della formazione dell'azione di controllo.

Nel secondo caso, tutti gli impulsi hanno lo stesso valore Z = e(t) e seguono ad intervalli regolari T1 = t2 = t, ma hanno durate diverse ΔT. In questo caso, la durata degli impulsi dipende dal valore del segnale di controllo al momento della formazione dell'azione di controllo.L'azione regolatoria del regolatore viene trasferita all'organismo di regolamentazione con corrispondenti discontinuità, per cui anche l'organismo di regolamentazione modifica la propria posizione con discontinuità.

In pratica, sono anche ampiamente utilizzati sistemi di controllo a relè... Consideriamo il principio di funzionamento del controllo a relè, utilizzando l'esempio del funzionamento di un regolatore con controllo a due posizioni (Fig. 4, d).

I regolatori di controllo on-off includono quei regolatori che hanno solo due posizioni stabili: una - quando la deviazione del valore controllato supera il limite positivo impostato + Δy, e l'altra - quando la deviazione cambia segno e raggiunge il limite negativo -Δy.

L'azione di regolazione in entrambe le posizioni è la stessa in valore assoluto ma diversa nel segno, e questa azione attraverso il regolatore fa sì che il regolatore si muova bruscamente in modo tale che il valore assoluto della deflessione diminuisca sempre. Se il valore dello scostamento Δу raggiunge il valore positivo ammissibile + Δу (punto 1), il relè scatterà e l'azione di controllo -Z agirà sull'oggetto attraverso il regolatore e il corpo regolatore, che è di segno opposto ma uguale di grandezza al valore positivo dell'azione di controllo + Z. La deviazione del valore controllato diminuirà dopo un certo periodo di tempo.

Raggiunto il punto 2, la deviazione Δy diventerà uguale al valore negativo consentito -Δy, il relè funzionerà e l'azione di controllo Z cambierà il suo segno al contrario, ecc. I controller relè, rispetto ad altri controller, sono semplici nel design, relativamente economici e sono ampiamente utilizzati in quelle strutture in cui non è richiesta un'elevata sensibilità alle influenze di disturbo.