Otomasyon sistemlerinde kontrol yöntemleri

V otomasyon sistemleri Üç kontrol yöntemi uygulanır:

1) kontrol edilen değerin sapması ile,

2) rahatsızlığa göre (yüke göre),

3) birleştirilmiş.

Kontrol edilen değişkenin sapması ile düzenleme yöntemi Bir DC motor hız kontrol sistemi örneğini ele alalım (Şekil 1).

Çalışma sırasında, düzenleme nesnesi olarak motor D, çeşitli bozulmalara maruz kalır (motor mili üzerindeki yükteki değişiklikler, besleme şebekesinin voltajı, jeneratör D'nin armatürünü çalıştıran motorun hızı, ortamdaki değişiklikler sıcaklık, bu da sargıların direncinde ve dolayısıyla akımlarda vb. değişikliğe yol açar).

Tüm bu bozulmalar motor devri D'nin sapmasına neden olacak ve bu da e'de bir değişikliğe neden olacaktır. vesaire. v. takojeneratör TG. Reosta P, takojeneratör TG1'in devresine dahil edilir... P1 reostasının aldığı U0 gerilimi, TG takojeneratörün gerilimine karşı dahil edilir. Bu, Y yükselticisi aracılığıyla reosta P sürgüsünü hareket ettiren motor DP'ye beslenen bir e = U0 - Utg voltaj farkıyla sonuçlanır.Voltaj U0, kontrol edilen değişkenin - dönüş frekansı ωО ayar değerine ve takojeneratör voltajı Utg - dönüş hızının mevcut değerine karşılık gelir.

Pirinç. 1. Kapalı çevrim DC motor hız kontrolü için şematik diyagramlar: R — reosta, OVG — jeneratör uyarma bobini, G — jeneratör, OVD — motor uyarma bobini, D — motor, TG — takojeneratör, DP — reosta sürgülü tahrik motoru, U — amplifikatör.

Bozulmaların etkisi altında, bu değerler (sapma) arasındaki fark önceden belirlenmiş bir sınırı aşarsa, regülatör, jeneratörün uyarma akımında bu sapmaya neden olacak bir değişiklik şeklinde bir referans eylem alacaktır. azaltmak için. Genel bir sapma sistemi, Şekil 2'deki şema ile temsil edilmektedir. 2, bir.

Pirinç. 2... Düzenleme yöntemlerinin şemaları: a — sapmaya göre, b — bozulmaya göre, c — birleşik, P — düzenleyici, RO — düzenleyici kurum, VEYA — düzenleme nesnesi, ES — karşılaştırma unsuru, x(T) ayar, Z1 (t) ve Z2 (t) — dahili düzenleyici etkiler, (T) — ayarlanabilir değer, F(T) rahatsız edici bir etkidir.

Kontrol edilen değişkenin sapması regülatörü harekete geçirir, bu hareket daima sapmayı azaltacak şekilde yönlendirilir. ε(t) = x(t) - y (f) değerlerindeki farkı elde etmek için, sisteme bir karşılaştırma elemanı ES eklenir.

Regülatörün sapmaların kontrolünde eylemi, kontrol edilen değişkendeki değişikliğin sebebi ne olursa olsun gerçekleşir. Bu, şüphesiz bu yöntemin en büyük avantajıdır.

Bir bozulma kontrolü veya bozulma telafisi yöntemi, sistemin bozulma etkisindeki değişikliklerin etkisini telafi eden cihazlar kullanması gerçeğine dayanır.

Pirinç. 3... DC jeneratör voltaj düzenlemesinin şematik diyagramı: G — jeneratör, ОВ1 ve ОВ2 — jeneratörün uyarma bobinleri, Rн — yük direnci, F1 ve F.2 — uyarma bobinlerinin manyetomotiv kuvvetleri, Rsh — direnç.

Örnek olarak, bir doğru akım jeneratörünün çalışmasını düşünün (Şekil 3). Jeneratörün iki uyarma sargısı vardır: armatür devresine paralel bağlı OB1 ve bir dirence bağlı OB2 Ri... Alan sargıları, ppm'leri olacak şekilde bağlanır. F1 ve F.2 ekleyin. Jeneratör terminal voltajı toplam ppm'ye bağlı olacaktır. F = F1 + F2.

Az yük akımı arttıkça (yük direnci Rn azalır), jeneratör armatürü boyunca voltaj düşüşündeki artış nedeniyle jeneratör voltajı UG düşmüş olmalıdır, ancak bu ppm nedeniyle olmayacaktır. F2 uyarma bobini OB2, yük akımı Az ile orantılı olduğundan artar.

Bu, toplam ppm'de bir artışa ve buna bağlı olarak jeneratör voltajının eşitlenmesine yol açacaktır. Bu, yük akımı değiştiğinde voltaj düşüşünü telafi eder - jeneratörün ana arızası. Direnç RNS bu durumda, girişimi - yükü ölçmenizi sağlayan bir cihazdır.

Genel durumda, bozucu kompanzasyon yöntemiyle çalışan bir sistemin diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. 2, b.

Endişeli etkiler çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir, bu nedenle birden fazla olabilir.Bu, otomatik kontrol sisteminin çalışmasının analizini zorlaştırır. Genellikle, yük değişiklikleri gibi temel nedenin neden olduğu bozulmalara bakmakla sınırlıdır. Bu durumdaki düzenlemeye yük düzenlemesi denir.

Birleşik bir düzenleme yöntemi (bkz. Şekil 2, c), önceki iki yöntemi birleştirir: sapma ve öfke. Yüksek kaliteli düzenlemenin gerekli olduğu karmaşık otomasyon sistemlerinin yapımında kullanılır.

Şek. 2, her ayar yönteminde, her otomatik ayar sistemi ayarlanabilir (ayar nesnesi) ve ayar (regülatör) parçalarından oluşur. Her durumda, düzenleyicinin, kontrol edilen değişkenin öngörülen değerden sapmasını ölçen hassas bir unsurun yanı sıra, kontrol edilen değişkenin ayarlanan değerinin sapmasından sonra geri yüklenmesini sağlayan bir düzenleyici kuruma sahip olması gerekir.

Sistemde regülatör, etkiyi doğrudan algılama elemanından alır ve onun tarafından çalıştırılırsa, böyle bir kontrol sistemine doğrudan kontrol sistemi denir ve regülatöre doğrudan etkili regülatör denir.

Doğrudan etkili düzenleyicilerde, algılama elemanı, düzenleyici gövdenin konumunu değiştirmek için yeterli güç geliştirmelidir. Bu durum, doğrudan düzenlemenin uygulama alanını sınırlar, çünkü bunlar hassas unsuru küçültme eğilimindedir ve bu da düzenleyici organı harekete geçirmek için yeterli çabayı elde etmede zorluklar yaratır.

Güç amplifikatörleri, ölçüm elemanının hassasiyetini arttırmak ve ayar gövdesini hareket ettirecek kadar güç elde etmek için kullanılır. Bir güç amplifikatörü ile çalışan bir regülatöre dolaylı regülatör, sistemin bütününe de dolaylı düzenleme sistemi denir.

Dolaylı kontrol sistemlerinde, harici bir enerji kaynağından veya kontrol edilen nesnenin enerjisinden hareket eden düzenleyici organı hareket ettirmek için yardımcı mekanizmalar kullanılır. Bu durumda, hassas eleman sadece yardımcı mekanizmanın kontrol elemanına etki eder.

Kontrol eylemlerinin türüne göre otomasyon kontrol yöntemlerinin sınıflandırılması

Kontrol sinyali, referans değişkene ve kontrol edilen değişkenin gerçek değerini ölçen sensörden gelen sinyale dayalı olarak kontrol sistemi tarafından üretilir. Alınan kontrol sinyali, onu sürücünün kontrol eylemine dönüştüren regülatöre beslenir.

Aktüatör, nesnenin düzenleyici gövdesini, kontrol edilen değer ayarlanan değere yönelecek şekilde bir pozisyon almaya zorlar. Sistem çalışması sırasında, kontrol edilen değişkenin mevcut değeri sürekli olarak ölçülür, dolayısıyla kontrol sinyali de sürekli olarak üretilir.

Bununla birlikte, regülatörün cihazına bağlı olarak sürücünün düzenleme eylemi sürekli veya aralıklı olabilir. İncirde. Şekil 4'te a, ayarlanan değer y0'dan zaman içinde kontrol edilen değerin Δu sapma eğrisini gösterirken, aynı zamanda şeklin alt kısmında kontrol eylemi Z'nin sürekli olarak nasıl değiştirilmesi gerektiği gösterilir.Kontrol sinyaline doğrusal olarak bağımlıdır ve onunla faz olarak çakışır.

Pirinç. 4. Ana düzenleyici etki türlerinin şemaları: a - sürekli, b, c - periyodik, d - röle.

Böyle bir etki yaratan düzenleyicilere sürekli düzenleyici denir ve düzenlemenin kendisi sürekli bir düzenlemedir... Bu ilke üzerine inşa edilen düzenleyiciler, yalnızca bir kontrol eylemi olduğunda, yani gerçek ile öngörülen arasında bir sapma olana kadar çalışır. kontrol edilen değişkenin değeri.

Otomasyon sisteminin çalışması sırasında sürekli kontrol sinyali ile kontrol eylemi belirli aralıklarla kesilirse veya ayrı darbeler şeklinde beslenirse, bu prensipte çalışan kontrolörlere periyodik regülatörler (adım veya darbe) denir. • Prensip olarak, bir periyodik kontrol eylemi oluşturmanın iki olası yolu vardır.

İncirde. Şekil 4, b ve c, kontrol edilen değerden sürekli sapma Δ ile aralıklı kontrol eyleminin grafiklerini gösterir.

İlk durumda, kontrol eylemi, eşit zaman aralıklarında T1 = t2 = t'yi takip eden aynı süre Δt'ye sahip ayrı darbelerle temsil edilir, bu durumda darbelerin büyüklüğü Z = e(t) değeri ile orantılıdır. kontrol eyleminin oluşum anında kontrol sinyali.

İkinci durumda, tüm darbeler aynı Z = e(t) değerine sahiptir ve düzenli aralıklarla T1 = t2 = t takip eder, ancak farklı ΔT sürelerine sahiptir. Bu durumda darbelerin süresi, kontrol eyleminin oluşumu sırasındaki kontrol sinyalinin değerine bağlıdır.Düzenleyiciden gelen düzenleyici eylem, ilgili süreksizliklerle birlikte düzenleyici kuruluşa aktarılır, bu nedenle düzenleyici kurum da süreksizliklerle konumunu değiştirir.

Uygulamada, bunlar aynı zamanda yaygın olarak kullanılır röle kontrol sistemleri... İki konumlu kontrole sahip bir regülatörün çalışma örneğini kullanarak röle kontrolünün çalışma prensibini ele alalım (Şekil 4, d).

Açma-kapama kontrol düzenleyicileri, yalnızca iki kararlı konuma sahip düzenleyicileri içerir: biri — kontrol edilen değerin sapması ayarlanan pozitif limiti + Δy aştığında ve diğeri — sapma işaret değiştirip negatif limit -Δy'ye ulaştığında.

Her iki konumdaki ayar hareketi mutlak değerde aynı fakat işaret olarak farklıdır ve vali aracılığıyla yapılan bu hareket, valinin sapmanın mutlak değeri daima azalacak şekilde keskin bir şekilde hareket etmesine neden olur. Sapma değeri Δу izin verilen pozitif değere + Δу (nokta 1) ulaşırsa, röle tetiklenir ve -Z kontrol eylemi, zıt işaretli ancak eşit olan regülatör ve düzenleyici gövde aracılığıyla nesne üzerinde etki eder. kontrol eylemi + Z'nin pozitif değerine büyüklüğünü. Kontrol edilen değerin sapması, belirli bir süre sonra azalacaktır.

2 noktasına ulaşıldığında, sapma Δy, izin verilen negatif değer -Δy'ye eşit olacaktır, röle çalışacak ve kontrol eylemi Z, işaretini tersine değiştirecektir, vb. Röle kontrolörleri, diğer kontrolörlere kıyasla, tasarım açısından basittir, nispeten ucuzdurlar ve rahatsız edici etkilere karşı yüksek hassasiyetin gerekli olmadığı tesislerde yaygın olarak kullanılırlar.