Közzétéve: 2012. március 26

Automatikus szabályozók

Az objektum bármely paraméterének szabályozására tervezett automatikusan működő berendezést automatikus szabályozónak nevezzük.

Az automatikus szabályozók lehetnek közvetlen (közvetlen) és közvetett (közvetett) hatásúak (7. ábra).

A közvetlen (közvetlen) hatású automatikus szabályozót a legegyszerűbb szabályozónak nevezzük, amelynek érzékeny (elsődleges) eleme erősítő-átalakító eszköz és kiegészítő energiaforrás nélkül közvetlenül hathat a szabályozó (végrehajtó) szervre. Egy ilyen szabályozó kizárólag magának a szabályozott tárgynak az energiájának rovására működik.

A közvetlen működésű automatikus szabályozóra példa a tartályban lévő vízszint stabilizálására szolgáló rendszer (8.6. ábra). A szabályozott objektum az 1. tartály, a szabályozott paraméter a H vízszint magassága. A szabályozott paraméter értéke a Qi vízbeáramlás és a Q2 áramlási sebesség közötti aránytól függ. Ennek a paraméternek a stabilizálását a szabályozó test - a 2. csappantyú, amelyet egy érzékeny elem - 5 úszó a 3 karon és a 4 beállítón keresztül vezérel.

A vízszint csökkenése az úszó leereszkedését okozza, és ennek következtében a 2 csappantyú kinyílását, azaz a víz áramlásának növekedését okozza. Amikor a szint emelkedik, fordított folyamat megy végbe.

A közvetett (közvetett) működés automatikus szabályozóját nevezzük, amely egy külső energiaforrásból táplált erősítő-konvertáló eszközt tartalmaz.

Az 1. tartály vízszintjének szabályozására kialakított közvetett működésű szabályozó sémája az 1. ábrán látható. 9.6. A Qb bejövő víz mennyiségét szabályozó 2. csappantyút egy érzékeny elem - b úszó vezérli, nem a víz energiája, hanem további elektromos energia, részt vesz az átalakító test - 4 potenciométer és erősítő - elektromos motor 3 működésében (a szabályozó szerv hajtása).

A szóban forgó szabályozónál az 5-ös karra csatlakoztatott potenciométer-csúszka középső állásában a vízszint magassága megegyezik a megadott R értékkel, és a 3-as villanymotor nem működik. Amikor a vízszint csökken, az úszó leereszkedik, a potenciométer csúszkáját a plusz jel felé mozgatja, a villanymotor pedig kissé kinyitja a csappantyút 2. Amikor a vízszint emelkedik, a csúszka a mínusz jel felé mozdul el, amitől az elektromotor forog. ellenkező irányba, és ennek következtében a csappantyú le van takarva.

A szabályozó szerv mozgatásának módjától függően az automatikus szabályozók folyamatos és szakaszos működésűek lehetnek.

A folyamatos szabályozású automatikus szabályozókban a szabályozó szerv a szélső szabályozók kivételével a folyamat lefolyásától függően bármilyen közbenső pozíciót foglal el. Az ilyen szabályozókra példák láthatók az ábrán. 8. és 9. Az automatikus szakaszos vezérlésű szabályozókban a szabályozó test csak két szélső pozíciót foglal el (kétállásúaknál), vagy két szélsőt és több közbensőt (többállásúaknál).

Példa a kétállású szakaszos szabályozóra az ábrán látható automatikus hőmérséklet-szabályozó. 6.6. Itt a szabályozó test (gőzszabályozó szelep) nyitható vagy zárható, azaz csak két szélső pozíciót foglalhat el.

A folyamatos szabályozás folyamatának áramlásának jellegét a szabályozás törvénye határozza meg, vagyis az automata szabályozó kimeneti értékének a bemenettől való függése.

A szabályozási törvényt a szabályozó vezérlőkészüléke határozza meg. Ennek alapján az automatikus szabályozók statikus és asztatikus szabályozókra vannak osztva. Jellemzőik az automata vízszintszabályozók példáján tekinthetők meg (lásd 8. és 9. ábra).

A statikus vagy arányos vezérlő olyan vezérlő, amely a szabályozott érték eltérésével arányos vezérlési műveletet végez:

Ezt a hatást statikus elemek vezérlőbe való beépítésével és kemény visszacsatolás használatával érik el. ábrán látható statikus vízszintszabályozóban. 8.6, a szabályozott paraméter értéke nem marad állandó, hanem a zavaró hatás nagyságától függ. A szint azonos magasságban tartásához szükséges, hogy a víz beáramlása egyenlő legyen az áramlási sebességével A víz beáramlása a 2 csappantyú nyitásától, azaz az 5 úszó helyzetétől függ. , minél jobban nyitva kell lennie a csappantyúnak és minél alacsonyabban az úszónál lesz a szabályozó állandósult állapotában, a vízáramlás csökkenésével az úszó helyzete magasabb. Így a tartály vízszintje a vízhozam mennyiségétől, azaz a zavarás mértékétől függ, és az átlagértékhez képest néhány kis határon belül ingadozik.

A statikus szabályozó működését mindig valamilyen állandó hiba jellemzi. Pozitív tulajdonságai közé tartozik a szabályozott paraméter alacsony ingadozási hajlama. Az egyszerűbb kialakítású statikus szabályozókat olyan esetekben használják, amikor a működésükben fellépő kis hiba nem befolyásolja jelentősen a szabályozatlan objektumot.

Asztatikus vezérlőben az y kimeneti érték (szabályozási művelet) arányos a szabályozási eltérés integráljával:

Egy ilyen vezérlőben (lásd 9.6. ábra) a szabályozott paraméter értéke nem függ a gerjesztés nagyságától. A vizsgált példában ezt az a tény biztosítja, hogy nincs merev kapcsolat az érzékeny elem - úszó 6 és a szabályozó test - 2 csappantyú között. Állandósult állapotban és különböző Q2 vízáramlási értékekkel a csappantyú különböző pozíciókat foglal el, és az úszó mindig ugyanaz lesz, a tartályban lévő vízszint adott H értékének megfelelően.

Az asztatikus szabályozó a statikustól eltérően mentes a statikus szabályozási hibától. Azonban hajlamos az oszcillációs folyamatokra, és működés közben nem mindig stabil.

Annak érdekében, hogy az automata szabályozó alkalmas legyen gyakorlati használat, biztosítani kell a rendszer stabilitását és a szabályozás elfogadható minőségét.

Az automatikus vezérlőrendszer stabilitását számos mutató határozza meg, amelyek tükrözik a szabályozás közbeni tranziens folyamatok jellegét. A szakirodalom kritériumokat és módszereket kínál a szabályozók stabilitásának elemzésére.

A szabályozási folyamat minőségén a szabályozott paraméter adott és tényleges változása közötti megfelelést értjük. Általában ezt a minőséget a következő mutatók határozzák meg:
1) a szabályozott paraméter beállított és tényleges értéke közötti különbség állandósult állapotban (rendszerhiba); 2) túllövés (overshoot), azaz a paraméter tényleges értékének legnagyobb eltérése az adott értéktől; 3) szabályozási idő (rendszersebesség), amelyet egyenlőnek kell tekinteni a tranziens folyamat időtartamával annak kezdetétől addig a pillanatig, amikor a szabályozott paraméter az állandósult állapothoz közeli (általában 95-97%) értéket kap; 4) a szabályozott paraméter oszcillációinak száma egy adott időpontban.

Az automatikus vezérlőrendszerek szabályozásának stabilitását és minőségét kétféleképpen lehet növelni: a szabályozott objektum vagy szabályozó paramétereinek megváltoztatásával és a szabályozó blokkvázlatának megváltoztatásával. A gyakorlatban általában megváltoztatják a szabályozó blokkvázlatát, amelyhez további hivatkozásokat vezetnek be. Az ilyen kapcsolatokból álló automatikus szabályozók eszközeit korrekciósnak nevezik. Gyakran különféle kiegészítő (belső) visszacsatolást jelentenek.

A korrekciós eszközökkel rendelkező automatikus szabályozók közül a legelterjedtebbek az izodróm és a származékra ható szabályozók (előleggel).

Így ezek a vezérlők a statikus vezérlők jó dinamikus tulajdonságaival rendelkeznek, kombinálva a nem statikus vezérlők jó statikus tulajdonságaival (pl. nincs állandósult állapotú elhajlás).

Ezt a kombinációt rugalmas visszacsatolások segítségével érik el, amelyek csak tranziens folyamatok során hatnak az oszcilláció csillapítására, és egyensúlyi állapotban hiányoznak.

Az automatikus hőmérsékletszabályozáshoz szürkehályog formájában rugalmas visszacsatolású izodróm szabályozó sémája látható a 2. ábrán. 10. A 18 kamra hőmérsékletét a 15 mérő elektromos híd egyik karjában található 17 ellenálláshőmérő méri. A 9 érzékeny polarizált relé tekercselése a híd egyik átlójához van csatlakoztatva, a második átlós áramellátása állandó feszültségű forrásból történik. A stabilizálandó hőmérsékletet a 16 beállító állítja be, amely az elektromos híd egyik R ellenállásának csúszkáját mozgatja.

Amikor a kamrában a hőmérséklet magasabb, mint a megadott, 9 relé zárja a 10 érintkezőt, amely magában foglalja a 7 DC reverzibilis motor 8 tekercsét. A motor forgatja a gőzvezeték 1 szelepéhez csatlakoztatott 2 görgőt, ezáltal csökkenti a kamra 19 fűtőelemének gőzellátását.

Amikor a kamrában a hőmérséklet csökken, a polarizált relé tekercsében az áram iránya az ellenkezőjére változik, és a relé lezárja a 11-es érintkezőt, amely bekapcsolja a 6. tekercset. A motor az ellenkező irányba kezd forogni, és a 2-es görgő kinyitja az 1 szelepet, aminek következtében a 19 fűtőberendezés gőzellátása megnő.

A szabályozó dinamikus jellemzőinek javítására izodromikus eszköz készült egy szürkehályog (hidraulikus fék) 4 segítségével, 5 rugóval. Amikor a 2 görgő forog, a 3 kar elmozdul, és ezzel együtt a 4 szürkehályog a potenciométer 12 csúszkájával. 14. Ez megváltoztatja a 15 híd vállában lévő ellenállások arányát, és egy további korrekciós jel kerül a 9 relé tekercsbe. A 3 kar merev kapcsolata a 12 motorral csak akkor áll fenn, ha a kart tranziens folyamatokban gyorsan mozgatják, mivel ekkor a 13 lengéscsillapító kis furata megakadályozza, hogy az olaj az egyik szürkehályogüregből a másikba, a rúd pedig a szürkehályog-hengerrel mozogjon. egyként mozog. Egy idő után, amikor az átmeneti folyamat véget ért, az 5 szürkehályogrugó visszahelyezi a dugattyút és a 12 motort eredeti helyzetébe, és az olajat a 13 lengéscsillapítón keresztül a szürkehályog-henger egyik üregéből a másikba vezeti. Így a szabályozási folyamat végén a híd 16 master által beállított egyensúlya ismét helyreáll.

Ha a szabályozott objektum nagy kapacitású (nagy az időállandó), akkor nem szükséges rugalmas visszacsatolású izodróm szabályozó alkalmazása. Ebben az esetben statikus hard-feedback vezérlők használhatók (lásd a szaggatott vonalat a 10. ábrán).

Az eltérési deriváltra befolyással rendelkező szabályozók szabályozzák az eltérést és annak deriváltját, ami lehetővé teszi a szabályozott változó változásának jellegének figyelembevételét. Ezért ezeket előszabályozóknak is nevezik.

Ez a tulajdonság elengedhetetlen a gyors folyamatok szabályozásában. Az ilyen szabályozók szabályozási törvénye az egyenlettel fejezhető ki

A származékos vezérlők csillapítják az oszcillációkat és növelik a rendszer reagálóképességét, ezáltal javítva a tranziens minőséget.

Az előszabályzók tranziensek minőségének javításának hatása az ábrán látható. 11. Tegyük fel, hogy a szabályozott paraméter időbeli változását egy tömör görbe fejezi ki (11. ábra, a).

A korábban figyelembe vett statikus arányos szabályozó korrekciós eszközök nélkül nem csak a beállított és a tényleges paraméterek közötti eltérést csökkenti, nem csak fennállása alatt, hanem (a tehetetlenség miatt) még egy ideig a megszüntetése után is. Ezért egy ilyen vezérlő nem a B pontban, amikor az eltérés nulla, hanem valamivel később, a BC szakaszon kapcsol át ellentétes irányú működésre, és egy ideig a szükségestől ellentétes hatást fejt ki.

Az előszabályozó másként működik. A szabályozott paraméternek a megadotttól való eltérésének növekedése területén a vezérlő művelete kényszerül, mivel a tranziens folyamat elején az eltérés és a derivált azonos előjelű, a derivált pedig legmagasabb érték amikor Axe nullához közelít. Emiatt a tranziens folyamat kezdetén a paraméter legnagyobb eltérése csökkenni fog, például az A pont Ai pozícióba kerül. Az AB szakaszon a szabályozott paraméter eltérésének csökkenése miatt a derivált előjelet vált. Ezért a szabályozó nem a jelek összegével, hanem az eltérés és a derivált különbségével egyenlő műveletet ad, azaz kevesebbet. Ha az előleg nélküli vezérlő a B pont közelében ellentétes irányú működésre kapcsolási parancsot kapott, akkor az előleggel rendelkező vezérlő korábban kap ilyen parancsot, például az E pont közelében, amikor az eltérés és a derivált jelek egyenlőek. Ha a vezérlőt ellenkező irányú működésre kapcsolja, mielőtt a paramétereltérés leállna, megakadályozza ezt a negatív irányú eltérést. A tranziens folyamat aperiodikussá válhat, amint azt a szaggatott vonal mutatja az ábrán. 11a.

A vezérlőnek az objektumra gyakorolt, a szabályozott paraméter deriváltjával arányos kiegészítő hatásához használt korrekciós eszközök eltérőek lehetnek. Különböző utak ezek is bekerülhetnek a rendszerbe.

ábrán. A 11c. ábra derivált működésű automatikus vezérlőrendszer elemdiagramját mutatja. Itt a korrekciós eszköz egy megkülönböztető elem, amely sorosan szerepel a rendszerelemek fő működési láncában. Ennek a linknek a bemenetére a szabályozott paraméter eltérése kerül betáplálásra, a kimenet pedig két tag összegével egyenlő érték, amelyek közül az első a szabályozott paraméter eltérésével arányos, a második pedig a vezérelt paraméter eltérésével. ezt az eltérést. Az átalakító, végrehajtó és szabályozó elemek kimeneti paramétereit a vonat funkciói jelzik az i időtől kezdve.

ábrán. 11, g adott kördiagramm automatikus tengelyfordulatszám szabályozás elektromos motorábrán látható elemi áramkörnek megfelelő egyenáram. 11. c. A megkülönböztető elem (szaggatott vonallal ábrázolva) egy RiR2 ellenállásból és C kapacitásból álló áramkör, amelyet úgy szereltek össze, hogy

, azaz

Az áramkörben a mérőelem egy tachogenerátor, feszültsége arányos a D villanymotor n fordulatszámával. Ezt a feszültséget összehasonlítják az alapjel-potenciométeren megadott feszültséggel.

A differenciáló áramkör U3 kimeneti feszültsége az 1. erősítőre, a felerősített feszültség pedig a rendszer vezérlőelemeként használt EMU elektromágneses erősítő gerjesztőtekercsére kerül.

A rendszer a következőképpen működik. A D villanymotor 2 terhelésének növekedésével a tengelyének n forgási sebessége csökken. Ebben a tekintetben a tachogenerátor által generált feszültség nagysága csökken, és ennek következtében a rendszer eltérési feszültsége nő. Ez utóbbi körülmény következtében megnő az EMU gerjesztő tekercseinek feszültsége, ami a D motor armatúráján átfolyó áramerősség növekedéséhez vezet.

A motoráram növekedése növeli az L1vp -ki nyomatékot, ami a motor tengelyének forgási sebességének növekedéséhez vezet.

Mivel a derivált értéke a tranziens folyamat legelején lesz a legnagyobb (amikor közel 0), a vezérlő még azelőtt működésbe lép, mielőtt a szabályozott paraméter szükséges eltérése bekövetkezne. A szabályozó működése a tranziens folyamat elején kényszerű lesz, mivel a paraméter és a derivált eltérése azonos előjelű.
A tranziens közepén, amikor a paramétereltérés eléri a legnagyobb értéket, a derivált nullává válik, így segít csökkenteni a paraméter-túllövést.

A tranziens folyamat végén ismét a derivált nyeri el a legnagyobb értéket, de ellenkező előjellel. Ez segít csökkenteni az átmeneti folyamat időtartamát, amely időszakossá válhat.

Közvetett hatású automatikus szabályozók, amelyek bármely paraméter előre meghatározott program szerint történő szabályozására szolgálnak kézi beállítás szoftver-illesztőprogramokkal vannak felszerelve (12. ábra).

Elektromos érzékeny elemek és erősítő-átalakító berendezés alkalmazása esetén szoftverként használható egy 1 óramechanizmus, amely egy 2 profilozott bütyköt állít forgásba, amely a referenciafeszültség 3. potenciométerének motorjára hat (12.6. ábra). ). A profilozott bütyök formája megfelel a vezérlőprogramnak.

A szabályozott változó értékének előre meghatározott törvény szerinti változásával történő szabályozást szoftverszabályozásnak nevezzük.

A szoftveres szabályozással az automatikus szabályozó „igyekszik” kiküszöbölni az érzékelőelem kimenetén lévő Ui feszültség és a mestereszköz UQ váltakozó feszültsége közötti eltérést. A bemeneten beállított U0 váltakozó feszültséget „kidolgozva” a rendszer ennek megfelelő változást hajt végre a kimeneten a szabályozott értékben (pl. Ѳ hőmérséklet).

A közvetett hatású automatikus szabályozók univerzálissá tehetők, alkalmasak különféle folyamatparaméterek szabályozására. Például az ilyen szabályozók mérőrendszeréhez bármilyen érzékelő (elsődleges) elem csatlakoztatható, amely a kívánt hatást és intenzitást hozza létre. A szabályozó végrehajtó szervének kimenetére különféle szabályozók csatlakoztathatók a szerint. a kimeneti művelet típusa és intenzitása.

részletek a Technológiai folyamatok automatizálása a famegmunkálásban, N. V. MAKOVSKIJ című könyvből (figyelem! felismerési hibák lehetségesek)

Feladó: LidiaZaiceva,  11545 megtekintés

- Csatlakozz most! Az Ön neve: (vagy jelentkezzen be az alábbi közösségi oldalakon)

Automata szabályozó Eszköznek nevezzük azt az eszközt, amely az automatikus vezérlőrendszerekben (ACS) biztosítja egy objektum technológiai értékének fenntartását, amely az objektum befolyásolásával egy adott érték közelében egy folyamat lefolyását jellemzi benne.

A beállított érték lehet állandó (stabilizációs rendszerekben) vagy egy adott program szerint változhat (programvezérlő rendszerekben).

A szabályozó blokkdiagramja két elem kombinációjaként ábrázolható (1. ábra): az 1. összehasonlító elem és a 2. elem, amely a szabályozási algoritmust (törvényt) alkotja.

Az 1. komparátor két jelet kap nál nélés nál nél zd, arányos a vezérelt változó aktuális és beállított értékeivel. Jel nál nél a mérőátalakító és a jel alkotja nál nél zd - mester ill programozó eszköz.

Mismatch jel

(1)

belép a 2. elembe, amely a szabályozó kimeneti jelét állítja elő, a működtetőre irányítva.

A szabályozók lehetnek közvetlen és fordított karakterisztikájúak. Ha növekedéssel nál nél viszonylag nál nél zd kimeneti érték u növekszik, akkor a szabályozónak közvetlen, ha csökken, akkor inverz karakterisztikája van. A szabályozókban az átmenet a közvetlenről a fordított karakterisztikára és fordítva egy speciális kapcsoló segítségével történik.

A zárt hurkú ACP negatív visszacsatolása közvetlen vagy fordított karakterisztikájú szabályozók használatával jön létre.

szabályozási törvény a vezérlő kimeneti értékének változása közötti összefüggésnek nevezzük ués az áram nem megfelelő nál nélés nál nél a szabályozott változó sd értékei.

A szabályozási törvények szerint az analóg szabályozók arányos, arányos-integrál, arányos-differenciális és arányos-integrál-differenciálra oszthatók.

Az arányos ellenőr szabályozási törvényének formája van

(2)

ahol - a szabályozó átviteli együtthatója (erősítése); u 0 a vezérlő kimeneti értéke a kezdeti időpontban.

Szabályozó nyereség egy vezérlő beállítási paramétere. változó , módosíthatja a szabályozó tárgyra gyakorolt ​​hatásának mértékét.

A P-szabályozó blokkdiagramja egy nagy erősítéssel rendelkező kapcsolatot ábrázol (k\u003d 10000¸40000), amelyet negatív visszacsatolás fed le egy együtthatós erősítő kapcsolat k oc.

ábrán látható P-vezérlő átviteli funkciója. 2 egyenlő

(3)

A (3) kifejezésből látható, hogy minél kisebb az együttható k oc (a negatív visszacsatolás hatásának mértéke), annál inkább változik a vezérlő kimeneti értéke egy bizonyos eltérésnél.

A P-vezérlő dinamikus jellemzői a bemeneti jel fokozatos változásával és különböző értékekkel kábrán p láthatók. 3.

A (2) egyenlet szerint a vezérlő kimeneti jele az 1-es és 2-es függőségekre egyenlő lesz:

(3)
Az arányos szabályozó előnyei közé tartozik a tehetetlensége (vagy sebessége). Ez abban nyilvánul meg, hogy a kimeneti értéke a bemeneti érték változásával egyidejűleg változik. Optimális érték A vezérlő beállítási paraméterét, mint más vezérlőknél, a kiválasztott ACP tranziens folyamat határozza meg, adott paramétereket a szabályozás minősége, és a szabályozás tárgyának tulajdonságaitól függően kerül beállításra.

A P-vezérlő hátránya, hogy zárt hurkú ACP-ben üzemelve a vezérlő nem adja vissza a szabályozott értéket a beállított értékre, hanem a csatornán keresztüli átviteli együtthatóval arányos statikus szabályozási hibával új egyensúlyi helyzetbe vezet. "zavaró hatás - szabályozott változó" és fordítottan arányos k o. Növekedés k p ha késleltetett objektumokon dolgozik, instabil ASR üzemmódhoz vezet.

Az arányos-integrális vezérlők (PI vezérlők) kimeneti értéke két összetevő – arányos és integrál – összegének hatására változik.

A független beállításokkal rendelkező PI-szabályozók szabályozási törvényét az egyenlőség írja le:

, (4)

ahol k p a vezérlő átviteli együtthatója;

Tés az integráció ideje.

Fizikai szempontból Tés az az idő, amely alatt a vezérlő kimeneti jelének változása az integrált komponens hatására eléri a bemeneti értékének fokozatos változását.

A PI vezérlő két beállítási lehetőséggel rendelkezik − k p és Tés.

A PI szabályozó dinamikus karakterisztikája (4. ábra) az arányos és az integrál komponensek összege.

Az ábráról látható, hogy a növekvő T u az integrálkomponens hatásfoka csökken.

Egy független beállításokkal rendelkező PI vezérlő blokkvázlata a 2. ábrán látható. 5.

Ennek a vezérlőnek az átviteli funkcióját az (5) egyenlet írja le.

Az iparban is széles körben használják a függő hangolási paraméterekkel rendelkező szabályozókat (izodromikus szabályozók), amelyek dinamikai egyenlete a következő:

, (6)

ahol k p a szabályozó átviteli együtthatója;

T tól – a vezérlő izodróma ideje.

Fizikai szempontból T from az az idő, amely alatt a bemeneti érték lépésenkénti változásával a vezérlő kimeneti értéke az integrál komponens hatására ugyanolyan mértékben változik, mint az arányos komponens hatására.

Az izodróm vezérlő dinamikus jellemzőit a 6. ábra mutatja.

Válasz(22()

Az iparban jelenleg használt automata szabályozók a legjellemzőbb jellemzők alapján osztályozhatók:

1. Cél szerint (szabályozott érték típusa):

Egy állítható értékű szabályozók (hőmérséklet, nyomás, összetétel);

univerzális szabályozók, )Vége.

2. A hatásmód (azaz a szabályozó szervezetre gyakorolt ​​hatás jellege) szerint:

Közvetlen működésű szabályozók, amelyek nem igényelnek külső áramforrást;

Közvetett cselekvés szabályozói, amelyekben a szabályozó szerv mozgása kívülről táplált energia hatására történik.

3. A szabályozás típusa szerint:

Stabilizáló szabályozók, amelyek a fizikai mennyiségek állandó értékét tartják fenn az idő múlásával;

Szoftvervezérlők, amelyek megváltoztatják a vezérelt értékek értékét egy adott program szerint;

Nyomon követési szabályozók, amelyek fenntartják a szabályozott értékek értékét bármely más érték változásától függően;

Önbeálló szabályozók, amelyek fenntartják a szabályozott értékek optimális értékét.

4. A cselekvés idejére:

Folyamatos szabályozók, amelyekben a szabályozott változó folyamatos változásával a szabályozó test folyamatosan mozog;

Szakaszos (diszkrét) hatású szabályozók, amelyekben a szabályozott változó folyamatos változásával a szabályozó szervezet csak akkor mozog periodikusan, ha a szabályozott változó elér bizonyos értékeket, vagy egy bizonyos idő elteltével.

5. A felhasznált energia típusa szerint:

Elektromos szabályozók;

Hidraulikus szabályozók;

Pneumatikus szabályozók:

Kombinált szabályozók (elektro-pneumatikus és elektrohidraulikus).

6. A szabályozás törvénye szerint (a szabályozási hatás jellege):

Pozíciós (Pos-jog);

Arányos vagy statikus (P-törvény);

Integrál vagy asztatikus (I-törvény);

Arányos-integrál vagy izodróm (PI-törvény);

Előleggel arányos vagy arányos-differenciális (PD-törvény);

Izodróm előleggel vagy arányos-integrál-származékkal (PID-törvény).

3.1.1. A szabályozók cél szerinti osztályozása (szabályozott érték típusa).

Az AR hőmérséklet, nyomás, szint, sebesség, áramlás stb. szabályozókra van felosztva.

3.1.2. Szabályozók osztályozása a működési elv szerint

A működési elv szerint (a szabályozó szervezetre gyakorolt ​​hatás jellege szerint) az automatikus szabályozók közvetlen és közvetett (közvetett) szabályozókra vannak felosztva.

Válasz23(

Közvetlenül eljáró szabályozók . Ezek olyan szabályozók, amelyekben a szabályozó test csak a mérőeszköz által a szabályozott tárgytól vett energia hatására mozog.

Magyarázat. Ezek a vezérlők egyedi paraméterek szabályozására szolgálnak. Olyan esetekben használatosak, amikor az üzemi feltételeknek megfelelően nincs szükség nagy szabályozási pontosságra, és a szabályozó szerv működtetéséhez nincs szükség nagy erőfeszítésekre és az érzékeny elem rendelkezik ehhez a szükséges erővel.

A közvetlen működésű szabályozók olcsóak, egyszerű felépítésűek, megbízhatóak és nem igényelnek magasan képzett szervizszemélyzetet. Hatáskörük a legegyszerűbb, kedvező dinamikai jellemzőkkel rendelkező szabályozási objektumokra korlátozódik.

Példa. Közvetlen működésű hőmérséklet-szabályozó.

3.1. ábra. Közvetlenül eljáró szabályozó

a) szabályozó kialakítása, b) funkcionális diagram;

Az automatikus hőmérséklet-szabályozó (AR) (melynek tervezési diagramja a 3.1. ábra a, működési diagramja a 3.1. ábra, b,) érzékeli a szabályozott változó változásait nál nél t (aktuális hőmérsékleti érték) mismatch jelet generál
az RO szabályozó testületének irányítása a szabályozás tárgyára gyakorolt ​​x p szabályozási hatás megváltoztatása érdekében.

Magyarázat. A szabályozó elemeinek célja és működési elve a következő.

A mérőeszköz (termikus izzó alacsony forráspontú folyadékkal) érzékeli a szabályozott változó változását nál nél T(hőmérséklet), és paraméterré alakítja át y’ T(nyomás a mérőrendszerben), kényelmes más elemek befolyásolására. Emelkedő hőmérséklettel nál nél Az izzóban lévő folyadék egy része felforr, és a nyomás befelé halad y’ T a fújtató alján növekszik, i.e. hőfok nál nél T nyomássá alakítva y’ T .

A memória-illesztőprogram beállítja a paramétert nál nél szamár, amely megfelel a technológiai folyamat kívánt menetének. Telepítés nál nél szamár a P operátor manuálisan állítja elő. A szabályozó kialakításában a memória szerepét egy összenyomott rugó tölti be, melynek feszítését egy feladattekercs végzi.

Az EC összehasonlító elem (néha összeadónak is nevezik) hibajelzést generál
. Szerkezetileg az összehasonlító elem egy kar formájában készül, amely érzékeli a nyomáserők különbségét te Tés y szamár a fújtató és a rugó generálja.

A közvetlen működésű szabályozók egyik fő jellemzője, hogy nem tudják biztosítani a szabályozott érték állandó értékét az objektumok minden állandósult üzemmódjában.

Példa. A gőzkazán (lásd 1.5. ábra) állandósult állapotban üzemel, minimális gőzelszívással G p  min. Ez azt jelenti, hogy a kazán vízellátásának minimálisnak kell lennie, pl. a KP betápláló szelep lehetőleg zárva legyen. Az úszónak, és így a víz H szintjének is nagyobb értéket kell foglalnia. Ellenkezőleg, állandósult állapotban, maximális gőzelszívással G  max, a KP szelepet a lehető legnagyobb mértékben ki kell nyitni, ami az úszó és a szint alacsonyabb helyzetével lehetséges. Így ennek a szabályozónak leeső statikus karakterisztikája van, pl. pozitív szabályozási egyenetlenséggel működik (az 1. típusra jellemző, 2.10. ábra).

Magyarázat. Nyilvánvaló, hogy ha az objektumok működési körülményei szerint megkövetelik, hogy a szabályozott értékek minden terhelésnél szigorúan állandóak legyenek, akkor az ilyen szabályozók nem használhatók. Szerkezetileg az ilyen szabályozóknál csökkenthető a szabályozási egyenetlenségek nagysága, de nem lehet nullával egyenlővé tenni. Ha emellett az automatizált objektum nem rendelkezik önszintező tulajdonsággal, akkor a túlzott csökkentés a szabályozó instabil működéséhez vezet.

( Közvetett eljáró szabályozók .

A közvetett hatásszabályzó felépítése és működési diagramja a 2. ábrán látható. 3.2. Ha a jelerősség ∆у nem elegendő a szabályozó testület (RO) befolyásolásához, akkor közvetett szabályozókat használnak. Az RO mozgatásához az OD aktuátort használják, amely egy külső elektromos energiaforrást E csatlakoztat a vezérlőhöz.

IM-ként elektromágneses relét (mágneses indítót) használnak, amely befolyásolja az RO szabályozó szerv mozgását.

3.2. ábra. . Közvetett szabályozó

a) szabályozó kialakítása, b) működési diagramja; ; ) Vége.

AUTOMATA SZABÁLYOZÓK

A folyamatos felügyelettel kísért irányítást szabályozásnak, a szabályozni, azaz szabályozni kívánt paramétert pedig beállítható értéknek nevezzük.

A szabályozást, amelyben a vezérlést emberi beavatkozás nélkül különböző eszközök végzik, automatikus szabályozásnak, egy mérőelemből (primer jelátalakítóból), egy aktuátorból és egy szabályozótestből álló eszközkészletet pedig autószabályozónak nevezzük.

Az automatikus vezérlőrendszer (1. ábra) különálló elemek halmaza lesz, amelyek egymásra hatnak. Az összehasonlító készülékben a fő visszacsatoláson keresztül kapott X vezérelt változó aktuális értékét összehasonlítjuk az X 0 alapjellel.

Rizs. 1 Az automatikus vezérlőrendszer vázlata

AZ AUTOMATA SZABÁLYOZÓK OSZTÁLYOZÁSA

A szabályozók a következő kritériumok szerint vannak felosztva.

1.. Cselekvés útján : közvetlen és közvetett (közvetett) cselekvési szabályozók. Szabályozók közvetlen cselekvés a szabályozó test maga az érzékeny elemre ható tárgy energiája miatt mozog. Szabályozók közvetett cselekvés a szabályozó testet további energiaforrás (villamos energia, sűrített levegő, nyomás alatt lévő folyadék) mozgatja.

2. A művelet típusa szerint : szakaszos (diszkrét) és folyamatos működésű szabályozó.

A szabályozókban folyamatos cselekvés a szabályozott paraméter folyamatos változása a szabályozó szerv folyamatos mozgásának felel meg, a bemeneti és kimeneti értékek között folyamatos funkcionális kapcsolat van.

A szabályozókban szakaszos cselekvés nincs folyamatos funkcionális kapcsolat. Az időszakos rendszerek két fő csoportra oszthatók: relé és impulzus.

közvetítő rendszer Az automatikus vezérlés olyan rendszer, amely összetételében a fő elemek közül legalább egy reléelemet tartalmaz. A relé elem a rendszer olyan eleme, amelyben a bemeneti érték folyamatos változása hirtelen változásnak felel meg.

kimeneti érték, amely csak a bemeneti érték (elektromágneses relé) jól meghatározott értékeinél jelenik meg.

Impulzus rendszer az automatikus vezérlés olyan rendszer, amely összetételében legalább egy impulzuselemmel rendelkezik. Az impulzuselem a folyamatos bemeneti műveletet rövid távú impulzusok sorozatává alakítja, amelyek rendszeres időközönként jelennek meg.

3. Az energia típusa szerint : elektromos pneumatikus, hidraulikus, elektrohidraulikus és elektropneumatikus.

A szabályozási törvény szerint:

a) arányos szabályozók, vagy P-szabályozók (statikus);

b) integrált szabályozók vagy I-szabályozók (automatikus);

c) arányosan - integrál vezérlők, vagy PI vezérlők (izodromikus);

d) arányos-differenciális vezérlők, vagy PD vezérlők (arányos vezérlők előleggel);

e) arányos - integrál-differenciális vezérlők, ill
PID szabályozók (izodróm vezérlők előleggel);

Bejelentkezés alapján: hőmérséklet, nyomás, áramlásszabályozók stb.

Az elvégzett funkciótól függően: arányszabályozók, szoftverek, önbeállító, stabilizáló.

8. Közvetlen működésű hőmérséklet-szabályozó. Közvetlen hatású szabályozónak nevezzük azt a szabályozót, amelyben a szabályozó test magának a tárgynak az energiáinak hatására mozog, amely az érzékeny elemre hat. A közvetlen hatású szabályozókat használó vezérlőrendszereket közvetlen vezérlési rendszereknek nevezzük.

Tekintsük egy RPD típusú közvetlen működésű hőmérséklet-szabályozó működését (1. ábra. Ez a szabályozó egy hőmérő rendszerből és egy szelepből áll.

A szabályozó hőmérő rendszere egy gőzmanometrikus hőmérő, amely egy hőhengert tartalmaz 1, hajszálcsöves 2 és fújtató 3. A hőmérő rendszer részben alacsony forráspontú folyadékkal van feltöltve, amelynek forráspontja a szabályozott hőmérséklet alsó határa alatt van.

Amikor a hőhengert a mért közegbe merítjük, a hőmérő rendszerben beállítjuk a munkaközeg gőznyomását, melynek értéke megfelel a mért közeg hőmérsékletének. A burában keletkező nyomás a munkafolyadék gőzén keresztül a kapillárison keresztül a fújtatóba jut. A fújtató a hatásos területével arányos erőt fejt ki; ezt az erőt a rugó ereje egyensúlyozza ki 4. Ha a szabályozott közeg hőmérséklete magasabb, mint a beállított érték, akkor az 5 fújtató által kifejtett erő nagyobb, mint a rugó ereje 4, melynek eredményeként a fújtató összenyomódik és a rúd segítségével 5 mozgatja az orsót 6 vezérlőszelep lefelé. Ebben az esetben a szelep áramlási területe és a szelepen áthaladó fűtőanyag mennyisége csökken; ennek hatására a közeg hőmérséklete csökken és eléri a beállított értéket. A szabályozott közeg hőmérsékletének csökkenésekor a harmonika kitágul és a szelep enyhén kinyílik, növelve a fűtőközeg adagolását, aminek következtében a hőmérséklet a beállított értékre emelkedik.

Szabályozók, amelyek egy erősítő eszközön és egy működtetőn keresztül hatnak a szabályozó testre külső forrás Az energiát közvetett szabályozóknak nevezzük.

Közvetett működésű szabályozóban a szabályozott változó megváltoztatásakor az érzékelőelemben fellépő erő vagy energia egy segédeszközt működtet, amely külső forrás energiája miatt mozgatja a szabályozót ( elektromos áram, nyomás alatt lévő folyadékok, sűrített levegő).

A közvetett működésű szabályozókat használó vezérlőrendszereket "közvetett vezérlőrendszereknek" nevezik.

ábrán. Az 1. ábra egy edényben lévő folyadékszint közvetett szabályozásának diagramját mutatja. A mérőeszköz (1. úszó) karok segítségével mozgatható elektromos érintkezővel van összekötve.2. A mozgatható érintkező a rögzített érintkezők egyikével zárható: B (több) és M (kevesebb). Attól függően, hogy ezen érintkezők közül melyik zár be a mozgatható érintkező, a 3 villanymotor egyik vagy másik irányba forog. A csigahajtóművön és a karrendszeren keresztül az elektromos motor nyitja vagy zárja a szabályozótestet - a 4-es szelepet, amely a Q 1 folyadék tartályba való ellátására szolgáló vezetékre van felszerelve.

Ha a folyadék áramlása Q2 a tartályból nő, akkor a vízszint csökkenni fog benne és az úszó 1 le fog menni. Ebben az esetben a mozgó érintkező 2 megérinti a felső rögzített érintkezőt B, az elektromos áramkör bezárul, a motor bekapcsol, és a vezérlőszelep nyitásának irányába forog 4, ezáltal növeli a víz áramlását a tartályba. A szabályozó működése mindaddig folytatódik, amíg a tartályban vissza nem áll a megadott folyadékszint. én mozgó érintkező 2 nem illeszkedik a rögzített érintkezők közé Bés M, aminek következtében a motor áramköre megszakad.

A leírt közvetett hatásszabályzóban a szabályozótest - a szelep - mozgását egy külső forrásból származó energiát használó elektromos működtető szerkezet végzi.

A közvetett hatású szabályozók nagyon érzékenyek, nagy erőt fejtenek ki és lehetővé teszik távirányító szabályozó szerv.

Hasonló információk.

Törvény	Differenciálegyenlet	Átviteli funkció	átviteli jellemző	AFCH	Beállítások
P
És
PD					,
PI					,
PID					, ,

Arányos (P) szabályozó.Érték szerint mozgatja az RO-t x arányos a szabályozási eltéréssel nál nél vagy adott értéket.

A vezérlő differenciálegyenlete ( p jelölést jelent operátor formában)

Így dinamikus értelemben a P-szabályozó hasonló egy tehetetlenségi (arányos) láncszemhez.

A P-szabályozó beállítási paramétere az RO elmozdulásával egyenlő arányossági tényező x szabályozott eltérés esetén nál nél változási egységenként.

Bármely valós vezérlő blokkdiagramjának kiválasztásakor, beleértve az arányosat is, az aktuátor átviteli függvénye (TF) a meghatározó, amely megfelelhet egy integráló vagy arányos kapcsolat TF-jének. Az első csoportba az elektromotoros MI-k tartoznak, amelyek az RO mozgásának állandó sebességét biztosítják, a második csoportba a pneumatikus membrán MI-k tartoznak, amelyekben az RO mozgása arányos a vezérlő művelettel.

Az első típusú MI-vel rendelkező P-vezérlő szerkezeti diagramja a 4.2. ábrán látható. a. A vezérlési törvény negatív visszacsatolás (OS) segítségével alakul ki az RO helyzetének megfelelően, azaz az OS eszköz bemenetén jel érkezik. x az IM elmozdulás-átalakítótól.

A blokkdiagramok átalakítására vonatkozó szabályoknak megfelelően a vezérlő PF-je a következő alakkal rendelkezik

Magas nyereséggel A PF leegyszerűsített

(4.1)

Ahhoz, hogy a (4.1) képlet azonos legyen egy ideális P-szabályozó PF-jével, teljesíteni kell a feltételt .

Így az operációs rendszert tehetetlenségi kapcsolat formájában kell létrehozni, erősítéssel . Ezt az operációs rendszert hívják kemény. Ennek megfelelően a P-szabályozó beállítási paraméterét - az arányossági tényezőt az OS link paraméterei állítják be.

A valódi P-szabályozó tranziens reakciója némileg eltér az ideálistól a kezdeti részében az IM korlátozott sebessége miatt.

Rizs. 4.2. A P-szabályozó szerkezeti diagramjai (a)és I-szabályozó (b):

1 - erősítő; 2 - működtető mechanizmus; 3 - visszacsatoló áramkör

Az arányos vezérlők stabil működést tesznek lehetővé szinte minden technológiai rendszerben. Hátrányuk azonban a szabályozott érték függése az objektumok terhelésétől.

Integrált (I) szabályozó. A hibajel integráljával arányosan mozgatja az RO-t,

Így dinamikus értelemben az I-vezérlő hasonlít egy integráló linkhez. Az I-szabályozó beállítási paramétere - az arányossági együttható - a szabályozó szerv mozgási sebességének a szabályozott paraméter eltérésének értékétől való függését jellemzi.

A soros P-vezérlő blokkvázlata a 4.2. ábrán látható. b. Az áramköri elemek átviteli függvényeit a következő kifejezések határozzák meg

(4.2)

(4.3)

A teljes áramkör átviteli funkciója

Miután a (4.3) képletbe behelyettesítettük a PF értékeit a (4.2) képletből. a számlálót és a nevezőt elosztva ezzel és a kicsiség kedvéért elvetve megkapjuk az I-vezérlő PF-jét ( - MI időállandó, reciprok )

Az I-vezérlők a paramétert az eltérések nélkül tartják fenn, azonban csak olyan objektumokon tudnak stabilan működni, amelyek jelentős önszintezővel rendelkeznek.

Arányos-differenciális (PL) szabályozó. Az RO-t az eltérés és a szabályozott változó eltérésének sebességének (differenciáljának) összegével arányos értékkel mozgatja.

Vezérlőegyenlet (operátor formában)

Így dinamikus értelemben a PD vezérlő két párhuzamosan kapcsolt kapcsolat rendszeréhez hasonlít: tehetetlenség, arányossági együtthatóval. és differenciál együtthatóval .

Arányos-integrált (PI) vezérlő. Az RO-t a szabályozott változó eltérésének és integráljának összegével arányos mértékben mozgatja y.

Vezérlőegyenlet (operátor formában)

Így dinamikus értelemben a PI szabályozó két párhuzamosan kapcsolt szabályozó rendszeréhez hasonlít: arányos arányossági tényezővel és integrál arányossági tényezővel Ebből következik, hogy a PI szabályozónak két beállítása van: arányossági tényező és az idő megduplázódása. Ebben az esetben a 2. táblázatból az az idő definiálható, amely alatt a szabályozó kimeneti jele változik előtt azaz páros.

A PI szabályozó blokkvázlata a 4.3 ábrán látható két változatban: a negatív visszacsatolás IM lefedésével és anélkül.

Az első lehetőségnél (4.3. ábra, a) az operációs rendszer eszköznek rendelkeznie kell egy valódi megkülönböztető kapcsolat jellemzőivel

,

hol és van a differenciáló kapcsolat erősítése és időállandója.

Ezután, mint korábban megjegyeztük, kellően nagy nyereséggel PF szabályozó

, vagy ,

ha elfogadják és .

Így a vezérlő első változatában az aktuátor PF-je nem befolyásolja a szabályozási törvény kialakulását, amelyet teljes mértékben az OS eszköz jellemzői határoznak meg. Az ilyen típusú soros PI vezérlőkben különféle elektromos, pneumatikus vagy hidraulikus eszközöket használnak operációs rendszerként - egy valódi megkülönböztető kapcsolat analógjai. Ezt az operációs rendszert hívják rugalmas vagy rugalmas.

A PI vezérlő második verziójában (4.3. ábra, b)

Rizs. 4.3. A PI szabályozó szerkezeti diagramjai lefedettséggel (a)és lefedettség nélkül (o) IM negatív visszacsatoló áramkörrel:

1 - erősítő; 2 - működtető mechanizmus; 3 - Visszacsatolás

Két olyan eset van, amikor a működtető szerkezet integráló vagy arányos kapcsolat jellemzőivel rendelkezik.

Mindkét esetben a kellően nagy nyereség érdekében megvan

.

Ha egy, , és az OS egy 1. rendű időszakos hivatkozás formájában készül , akkor megkapjuk a PI vezérlő PF-jét

ahol a beállításokat és az operációs rendszer gazdagép beállításai is meghatározzák.

Ha az MI rendelkezik egy arányos kapcsolat karakterisztikájával, akkor a vezérlési törvény PI vezérlő általi végrehajtásához az operációs rendszer kapcsolatának valódi megkülönböztető kapcsolat jellemzőivel kell rendelkeznie.

Az időállandó növekedésével egy ilyen PI-vezérlő P-vezérlővé, az operációs rendszer eszköz pedig tehetetlenségi láncszemté válik.

Az állandó haladási sebességű MI-t használó, blokkvázlattal rendelkező, sorozatgyártású elektromos vezérlők többségében (4.3. ábra, b), egy háromállású reléelemet használnak második erősítő fokozatként.

Ezt az elvet számos, a mezőgazdasági termelésben használt szabályozóban alkalmazzák (R-25, RS-29, RP-4 stb.).

A tervezés egyszerűségével jellemezhető PI vezérlők biztosítják jó minőség a paraméter stabilizálása az objektum terhelésétől függetlenül.

Arányos-integrál-derivatív (PID) vezérlő. Az RO-t a szabályozott változó eltérésével, integráljával és eltérési sebességével arányosan mozgatja.

Vezérlőegyenlet (operátor formában)

.

Így dinamikus értelemben a PID szabályozó egy három párhuzamosan kapcsolt kapcsolat rendszeréhez hasonlít: arányos - integrál arányossági együtthatóval - c és differenciáló - .

Ennek megfelelően a PID szabályozónak három beállítása van: arányossági tényező , integrációs idő , és a differenciálási idő .

A gyakorlatban az analóg PID-szabályozót ugyanezen a módon hajtják végre blokk diagramm, amely megegyezik a PI vezérlővel (4.3. ábra, a) de az operációs rendszer eszközének ebben az esetben másodrendű időszakos kapcsolat formájú PF-vel kell rendelkeznie. Általában a PID szabályozási törvényt egy szekvenciális korrekciós eszköz bekapcsolásával hajtják végre, integrált differenciáló kapcsolat formájában.

Pozíció (relé) szabályozó. Olyan jelet generál, amely az RO-t a rögzített pozíciók (pozíciók) egyikébe mozgatja. Ezek közül kettő, három vagy több lehet, két-, három- és többállású szabályozók különböztethetők meg.