Styrmetoder i automationssystem

V automationssystem Tre metoder för kontroll används:

1) genom avvikelse från det kontrollerade värdet,

2) genom störning (vid belastning),

3) kombinerat.

Metod för reglering genom avvikelse från den styrda variabeln Låt oss överväga att använda exemplet på ett varvtalsregleringssystem för likströmsmotorer (Fig. 1).

Under drift upplever motorn D, som föremål för reglering, olika störningar (ändringar i belastningen på motoraxeln, spänningen i matningsnätet, hastigheten på motorn som driver ankaret på generatorn D, förändringar i omgivningen temperatur, vilket i sin tur leder till förändringar i lindningarnas resistans, och därmed strömmarna etc.).

Alla dessa störningar kommer att få motorvarvtalet D att avvika, vilket kommer att orsaka en förändring i t.ex. etc. v. tachogenerator TG. Reostat P ingår i kretsen för tachogeneratorn TG1... Spänning U0 som tas av reostaten P1 är inkluderad mot TG-tachogeneratorns spänning. Detta resulterar i en spänningsskillnad e = U0 — Utg som matas genom förstärkaren Y till motorn DP som flyttar reglaget för reostaten P.Spänningen U0 motsvarar det inställda värdet för den styrda variabeln — rotationsfrekvens ωО, och tachogeneratorspänningen Utg — det aktuella värdet på rotationshastigheten.

Ris. 1. Schematiska diagram för varvtalsreglering av DC-motorer med sluten slinga: R — reostat, OVG — generatormagnetspole, G — generator, OVD — motormagnetiseringsspole, D — motor, TG — tachogenerator, DP — reostatslidmotor, U — förstärkare.

Om, under påverkan av störningar, skillnaden mellan dessa värden (avvikelse) överstiger en förutbestämd gräns, kommer regulatorn att få en referensåtgärd i form av en förändring i generatorns exciteringsström, vilket kommer att orsaka denna avvikelse att minska. Ett allmänt avböjningssystem representeras av diagrammet i fig. 2, a.

Ris. 2... Schema för regleringsmetoder: a — genom avvikelse, b — genom störning, c — kombinerat, P — regulator, RO — tillsynsorgan, ELLER — föremål för reglering, ES — jämförelseelement, x(T) är inställning, Z1 (t) och Z2 (t) — interna regleringspåverkan, (T) — justerbart värde, F(T) är en störande effekt.

Avvikelse av den styrda variabeln aktiverar regulatorn, denna åtgärd är alltid riktad på ett sådant sätt att avvikelsen reduceras. För att erhålla skillnaden i värden ε(t) = x(t) — y (f), introduceras ett jämförelseelement ES i systemet.

Regulatorns verkan vid kontrollen av avvikelser sker oavsett orsaken till förändringen i den styrda variabeln. Detta är utan tvekan den stora fördelen med denna metod.

En metod för störningskontroll, eller störningskompensation, bygger på att systemet använder anordningar som kompenserar för påverkan av förändringar i störningseffekten.

Ris. 3... Schematiskt diagram av DC-generatorns spänningsreglering: G — generator, ОВ1 och ОВ2 — generatorns excitationsspolar, Rн — belastningsmotstånd, F1 och F.2 — magnetomotoriska krafter hos excitationsspolarna, Rsh — resistans.

Som ett exempel, betrakta driften av en likströmsgenerator (Fig. 3). Generatorn har två excitationslindningar: OB1 ansluten parallellt med ankarkretsen och OB2 ansluten till ett motstånd Ri... Fältlindningarna är anslutna på ett sådant sätt att deras ppm. F1 och F.2 lägger till. Generatorterminalens spänning beror på totala ppm. F = F1 + F2.

När belastningsströmmen Az ökar (lastresistansen Rn minskar) borde generatorspänningen UG ha minskat på grund av en ökning av spänningsfallet över generatorankaret, men detta kommer inte att ske eftersom ppm. F2 magnetiseringsspole OB2 ökar när den är proportionell mot belastningsströmmen Az.

Detta kommer att leda till en ökning av den totala ppm och följaktligen till en utjämning av generatorspänningen. Detta kompenserar för spänningsfallet när belastningsströmmen ändras - generatorns huvudsakliga störning. Resistans RNS i det här fallet är det en enhet som låter dig mäta interferens — belastning.

I det allmänna fallet visas ett diagram över ett system som fungerar med störningskompensationsmetoden i fig. 2, b.

Oroliga influenser kan orsakas av en mängd olika orsaker, så det kan finnas mer än en av dem.Detta komplicerar analysen av driften av det automatiska styrsystemet. Det är vanligtvis begränsat till att titta på störningar som orsakas av grundorsaken, såsom belastningsförändringar. I det här fallet kallas föreskriften lastreglering.

En kombinerad regleringsmetod (se fig. 2, c) kombinerar de två föregående metoderna: genom avvikelse och upprördhet. Den används vid konstruktion av komplexa automationssystem där högkvalitativ reglering krävs.

Som följer av fig. 2, i varje justeringsmetod består varje automatiskt justeringssystem av justerbara (justeringsobjekt) och justerande (regulator) delar. I samtliga fall måste regulatorn ha ett känsligt element som mäter den styrda variabelns avvikelse från det föreskrivna värdet, samt ett reglerande organ som säkerställer att det inställda värdet för den styrda variabeln återställs efter dess avvikelse.

Om regulatorn i systemet tar emot effekten direkt från avkänningselementet och aktiveras av det, så kallas ett sådant styrsystem ett direkt styrsystem och regulatorn kallas en direktverkande regulator.

I direktverkande regulatorer måste avkänningselementet utveckla tillräcklig kraft för att ändra regleringsorganets position. Denna omständighet begränsar tillämpningsområdet för direkt reglering, eftersom de tenderar att göra det känsliga inslaget litet, vilket i sin tur skapar svårigheter att få tillräckliga ansträngningar för att flytta tillsynsorganet.

Effektförstärkare används för att öka känsligheten hos mätelementet och få tillräckligt med effekt för att flytta reglerkroppen. En regulator som arbetar med en effektförstärkare kallas en indirekt regulator, och systemet som helhet kallas ett indirekt regleringssystem.

I indirekta styrsystem används hjälpmekanismer för att flytta regleringsorganet som verkar från en extern energikälla eller på grund av energin från det kontrollerade objektet. I detta fall verkar det känsliga elementet endast på hjälpmekanismens kontrollelement.

Klassificering av automationskontrollmetoder efter typ av kontrollåtgärder

Styrsignalen genereras av styrsystemet baserat på referensvariabeln och signalen från sensorn som mäter det ärliga värdet på den styrda variabeln. Den mottagna styrsignalen matas till regulatorn, som omvandlar den till en styråtgärd för frekvensomriktaren.

Ställdonet tvingar föremålets reglerande kropp att inta en sådan position att det styrda värdet tenderar mot det inställda värdet. Under systemdrift mäts det aktuella värdet av den styrda variabeln kontinuerligt, därför kommer även styrsignalen att genereras kontinuerligt.

Dock kan frekvensomriktarens reglerande verkan, beroende på regulatorns enhet, vara kontinuerlig eller intermittent. I fig. I figur 4 visar a avvikelsekurvan Δu för det styrda värdet y i tid från det inställda värdet y0, samtidigt som det i den nedre delen av figuren visas hur styrverkan Z måste ändras kontinuerligt.Den är linjärt beroende av styrsignalen och sammanfaller med den i fas.

Ris. 4. Diagram över huvudtyperna av regleringspåverkan: a — kontinuerlig, b, c — periodisk, d — relä.

Regulatorer som producerar en sådan effekt kallas kontinuerliga regulatorer, och själva regleringen är en kontinuerlig reglering... Regulatorer som bygger på denna princip fungerar bara när det finns en kontrollåtgärd, det vill säga tills det finns en avvikelse mellan den faktiska och den föreskrivna värdet på den kontrollerade variabeln.

Om under driften av automatiseringssystemet styråtgärden med en kontinuerlig styrsignal avbryts med vissa intervall eller levereras i form av separata pulser, kallas styrenheterna som arbetar enligt denna princip periodiska regulatorer (steg eller puls). I princip finns det två möjliga sätt att bilda en periodisk kontrollåtgärd.

I fig. Fig. 4, b och c visar graferna för den intermittenta styrverkan med kontinuerlig avvikelse Δ från det kontrollerade värdet.

I det första fallet representeras styrverkan av separata pulser med samma varaktighet Δt, som följer i lika tidsintervall T1 = t2 = t i detta fall är storleken på pulserna Z = e(t) proportionell mot värdet på styrsignal vid det ögonblick då styråtgärden bildas.

I det andra fallet har alla pulser samma värde Z = e(t) och följer med jämna mellanrum T1 = t2 = t, men har olika varaktighet ΔT. I detta fall beror pulsernas varaktighet på värdet på styrsignalen vid tidpunkten för bildandet av styråtgärden.Tillsynsåtgärden från tillsynsmyndigheten överförs till tillsynsorganet med motsvarande diskontinuiteter, på grund av vilket även tillsynsorganet ändrar sin position med diskontinuiteter.

I praktiken är de också mycket använda reläkontrollsystem... Låt oss överväga principen för drift av relästyrning, med hjälp av exemplet på driften av en regulator med tvålägeskontroll (Fig. 4, d).

På-av-styrregulatorer inkluderar de regulatorer som endast har två stabila positioner: en — när avvikelsen för det kontrollerade värdet överstiger den inställda positiva gränsen + Δy, och den andra — när avvikelsen ändrar tecken och når den negativa gränsen -Δy.

Justeringsverkan i båda positionerna är densamma i absolut värde men olika i tecken, och denna åtgärd genom regulatorn gör att regulatorn rör sig kraftigt på ett sådant sätt att avböjningens absoluta värde alltid minskar. Om värdet på avvikelsen Δу når det tillåtna positiva värdet + Δу (punkt 1), kommer reläet att utlösas och kontrollåtgärden -Z kommer att verka på objektet genom regulatorn och reglerorganet, som är motsatt i tecken men lika i magnitud till det positiva värdet för kontrollåtgärden + Z. Avvikelsen för det kontrollerade värdet kommer att minska efter en viss tidsperiod.

När man når punkt 2 kommer avvikelsen Δy att bli lika med det tillåtna negativa värdet -Δy, reläet kommer att fungera och styråtgärden Z kommer att ändra sitt tecken till motsatt, etc. Reläregulatorer, jämfört med andra regulatorer, är enkla i design, relativt billiga och används ofta i de anläggningar där hög känslighet för störande påverkan inte krävs.