طرق التحكم في أنظمة الأتمتة

الخامس أنظمة الأتمتة يتم تطبيق ثلاث طرق للتحكم:

1) عن طريق انحراف القيمة الخاضعة للرقابة ،

2) عن طريق الاضطراب (عن طريق الحمل) ،

3) مجتمعة.

طريقة التنظيم عن طريق انحراف المتغير المتحكم فيه دعونا نفكر في استخدام مثال نظام التحكم في سرعة محرك التيار المستمر (الشكل 1).

أثناء التشغيل ، يتعرض المحرك D ، باعتباره هدف التنظيم ، لاضطرابات مختلفة (تغييرات في الحمل على عمود المحرك ، وفولتية شبكة الإمداد ، وسرعة المحرك الذي يقود المحرك للمولد D ، والتغيرات في البيئة المحيطة درجة الحرارة ، والتي بدورها تؤدي إلى تغير في مقاومة اللفات ، وبالتالي التيارات ، وما إلى ذلك).

ستؤدي كل هذه الاضطرابات إلى انحراف سرعة المحرك D ، مما يؤدي إلى تغيير في سرعة المحرك. إلخ. v. tachogenerator TG. يتم تضمين المتغير المتغير P في دائرة جهاز التوليد TG1 ... يتم تضمين الجهد U0 المأخوذ من المتغيرة P1 مقابل جهد TG tachogenerator. ينتج عن هذا فرق الجهد e = U0 - Utg الذي يتم تغذيته من خلال مكبر الصوت Y إلى المحرك DP الذي يحرك منزلق المتغيرة P.يتوافق الجهد U0 مع القيمة المحددة للمتغير المتحكم فيه - تردد الدوران ωО ، والجهد التأسيسي Utg - القيمة الحالية لسرعة الدوران.

أرز. 1. مخططات تخطيطية للتحكم في سرعة محرك DC ذو الحلقة المغلقة: R - مقاومة متغيرة ، OVG - ملف إثارة المولد ، G - مولد ، OVD - ملف إثارة محرك ، D - محرك ، TG - tachogenerator ، DP - محرك منزلق متغير ، U - المضخم.

إذا تجاوز الاختلاف بين هذه القيم (الانحراف) ، تحت تأثير الاضطرابات ، حدًا محددًا مسبقًا ، فستتلقى الجهة المنظمة إجراءً مرجعيًا على شكل تغيير في تيار الإثارة للمولد ، مما يؤدي إلى حدوث هذا الانحراف لتنقيص او لتقليل. يتم تمثيل نظام الانحراف العام بالرسم التخطيطي في الشكل. 2 ، أ.

أرز. 2 ... مخططات طرق التنظيم: أ - عن طريق الانحراف ، ب - عن طريق الاضطراب ، ج - مدمج ، P - منظم ، RO - هيئة تنظيمية ، أو - موضوع التنظيم ، ES - عنصر المقارنة ، x (T) هو الإعداد ، Z1 (t) و Z2 (t) - التأثيرات التنظيمية الداخلية ، (T) - القيمة القابلة للتعديل ، F (T) تأثير مزعج.

ينشط انحراف المتغير الخاضع للرقابة المنظم ، ويتم توجيه هذا الإجراء دائمًا بطريقة تقلل من الانحراف. للحصول على الفرق في القيم ε (t) = x (t) - y (f) ، يتم إدخال عنصر المقارنة ES في النظام.

يحدث عمل المنظم في التحكم في الانحرافات بغض النظر عن سبب التغيير في المتغير المتحكم فيه. هذه بلا شك الميزة العظيمة لهذه الطريقة.

تعتمد طريقة التحكم في الاضطراب أو تعويض الاضطراب على حقيقة أن النظام يستخدم أجهزة تعوض عن تأثير التغييرات في تأثير الاضطراب.

أرز. 3 ... رسم تخطيطي لتنظيم جهد مولد التيار المستمر: G - المولد ، ОВ1 و 2 - ملفات الإثارة للمولد ، Rн - مقاومة الحمل ، F1 و F.2 - القوى المحركة المغناطيسية لملفات الإثارة ، Rsh - المقاومة.

كمثال ، ضع في اعتبارك تشغيل مولد تيار مباشر (الشكل 3). يحتوي المولد على ملفين للإثارة: OB1 متصل بالتوازي مع دائرة المحرك و OB2 متصل بمقاومة Ri ... يتم توصيل اللفات الميدانية بطريقة تجعل جزء في المليون منها. يضاف F1 و F.2. سيعتمد جهد طرف المولدات على إجمالي جزء في المليون. F = F1 + F2.

مع زيادة الحمل الحالي Az (تقل مقاومة الحمل Rn) يجب أن ينخفض ​​جهد المولد UG بسبب زيادة انخفاض الجهد عبر المحرك ، لكن هذا لن يحدث بسبب جزء في المليون. يزيد ملف الإثارة F2 OB2 لأنه يتناسب مع تيار الحمل Az.

سيؤدي ذلك إلى زيادة إجمالي جزء في المليون ، وبالتالي ، إلى معادلة جهد المولد. هذا يعوض انخفاض الجهد عندما يتغير الحمل الحالي - الاضطراب الرئيسي للمولد. المقاومة RNS في هذه الحالة هو جهاز يسمح لك بقياس التداخل - الحمل.

في الحالة العامة ، يظهر رسم تخطيطي لنظام يعمل بطريقة تعويض الاضطراب في الشكل. 2 ، ب.

يمكن أن يكون سبب التأثيرات القلقة مجموعة متنوعة من الأسباب ، لذلك قد يكون هناك أكثر من سبب واحد.هذا يعقد تحليل تشغيل نظام التحكم الآلي. وعادة ما يقتصر على النظر في الاضطرابات الناجمة عن السبب الجذري ، مثل تغيرات الحمل. في هذه الحالة ، يسمى التنظيم تنظيم الحمل.

تجمع طريقة التنظيم المركبة (انظر الشكل 2 ، ج) بين الطريقتين السابقتين: بالانحراف والغضب. يتم استخدامه في بناء أنظمة الأتمتة المعقدة التي تتطلب تنظيمًا عالي الجودة.

على النحو التالي من التين. 2 ، في كل طريقة ضبط ، يتكون كل نظام ضبط تلقائي من أجزاء قابلة للتعديل (كائن تعديل) وضبط (منظم). في جميع الحالات ، يجب أن يكون للجهة التنظيمية عنصر حساس يقيس انحراف المتغير الخاضع للرقابة عن القيمة المحددة ، بالإضافة إلى هيئة تنظيمية تضمن استعادة القيمة المحددة للمتغير المتحكم فيه بعد انحرافه.

إذا كان المنظم في النظام يتلقى التأثير مباشرة من عنصر الاستشعار ويتم تشغيله بواسطته ، فإن نظام التحكم هذا يسمى نظام التحكم المباشر ويسمى المنظم بمنظم التمثيل المباشر.

في المنظمين ذوي المفعول المباشر ، يجب أن يطور عنصر الاستشعار قوة كافية لتغيير وضع الهيئة المنظمة. يحد هذا الظرف من مجال تطبيق التنظيم المباشر ، حيث إنها تميل إلى جعل العنصر الحساس صغيراً ، مما يخلق بدوره صعوبات في الحصول على جهود كافية لتحريك الهيئة التنظيمية.

تستخدم مضخمات القدرة لزيادة حساسية عنصر القياس والحصول على طاقة كافية لتحريك الجسم المنظم. يسمى المنظم الذي يعمل بمضخم الطاقة بالمنظم غير المباشر ، ويسمى النظام ككل نظام التنظيم غير المباشر.

في أنظمة التحكم غير المباشرة ، تُستخدم الآليات المساعدة لتحريك الهيئة التنظيمية التي تعمل من مصدر طاقة خارجي أو بسبب طاقة الكائن المتحكم فيه. في هذه الحالة ، يعمل العنصر الحساس فقط على عنصر التحكم في الآلية المساعدة.

تصنيف طرق التحكم الآلي حسب نوع إجراءات التحكم

يتم إنشاء إشارة التحكم بواسطة نظام التحكم بناءً على المتغير المرجعي والإشارة من المستشعر التي تقيس القيمة الفعلية للمتغير المتحكم فيه. يتم تغذية إشارة التحكم المستقبلة إلى المنظم ، الذي يحولها إلى إجراء تحكم في محرك الأقراص.

يجبر المشغل الجسم المنظم للكائن على اتخاذ مثل هذا الموقف بحيث تميل القيمة الخاضعة للرقابة إلى القيمة المحددة. أثناء تشغيل النظام ، يتم قياس القيمة الحالية للمتغير المتحكم فيه باستمرار ، وبالتالي سيتم أيضًا إنشاء إشارة التحكم بشكل مستمر.

ومع ذلك ، فإن الإجراء التنظيمي لمحرك الأقراص ، اعتمادًا على جهاز المنظم ، يمكن أن يكون مستمرًا أو متقطعًا. في التين. يوضح الشكل 4 ، a منحنى الانحراف Δu للقيمة المضبوطة y في الوقت المناسب من القيمة المحددة y0 ، بينما يظهر في نفس الوقت في الجزء السفلي من الشكل كيف يجب تغيير إجراء التحكم Z باستمرار.يعتمد خطيًا على إشارة التحكم ويتزامن معها في الطور.

أرز. 4. مخططات للأنواع الرئيسية للتأثيرات التنظيمية: أ - مستمر ، ب ، ج - دوري ، د - مرحل.

تسمى الهيئات التنظيمية التي تنتج مثل هذا التأثير ، المنظمون المستمرون ، واللائحة نفسها هي تنظيم مستمر ... تعمل الهيئات التنظيمية المبنية على هذا المبدأ فقط عندما يكون هناك إجراء تحكم ، أي حتى يكون هناك انحراف بين الفعلي والمقرر. قيمة المتغير المتحكم فيه.

إذا تم قطع إجراء التحكم بإشارة تحكم مستمرة أثناء تشغيل نظام الأتمتة على فترات زمنية معينة أو تم توفيره في شكل نبضات منفصلة ، فإن وحدات التحكم التي تعمل وفقًا لهذا المبدأ تسمى المنظمين الدوريين (خطوة أو نبضة) .. من حيث المبدأ ، هناك طريقتان محتملتان لتشكيل إجراء رقابة دوري.

في التين. يوضح الشكل 4 و b و c الرسوم البيانية لعمل التحكم المتقطع مع الانحراف المستمر Δ عن القيمة الخاضعة للرقابة.

في الحالة الأولى ، يتم تمثيل إجراء التحكم بنبضات منفصلة بنفس المدة Δt ، متبوعة بفواصل زمنية متساوية T1 = t2 = t في هذه الحالة حجم النبضات Z = e (t) يتناسب مع قيمة إشارة التحكم في لحظة تشكيل إجراء التحكم.

في الحالة الثانية ، جميع النبضات لها نفس القيمة Z = e (t) وتتبع على فترات منتظمة T1 = t2 = t ، ولكن لها فترات مختلفة ΔT. في هذه الحالة ، تعتمد مدة النبضات على قيمة إشارة التحكم في وقت تشكيل إجراء التحكم.يتم نقل الإجراء التنظيمي من الجهة التنظيمية إلى الهيئة التنظيمية مع حالات التوقف المقابلة ، والتي بسببها تغير الهيئة التنظيمية أيضًا موقفها مع انقطاعات.

من الناحية العملية ، تُستخدم أيضًا على نطاق واسع أنظمة التحكم في الترحيل ... دعنا نفكر في مبدأ تشغيل التحكم في الترحيل ، باستخدام مثال تشغيل منظم مع تحكم ثنائي الموضع (الشكل 4 ، د).

تشمل منظمات التحكم في التشغيل-إيقاف التشغيل تلك الهيئات التنظيمية التي لديها موقعان ثابتان فقط: أحدهما - عندما يتجاوز انحراف القيمة الخاضعة للرقابة الحد الإيجابي المحدد + y ، والآخر - عندما يتغير الانحراف علامة ويصل إلى الحد السلبي - ص.

إجراء الضبط في كلا الموضعين هو نفسه في القيمة المطلقة ولكنه مختلف في الإشارة ، وهذا الإجراء من خلال الحاكم يتسبب في تحرك الحاكم بحدة بحيث تنخفض القيمة المطلقة للانحراف دائمًا. إذا وصلت قيمة الانحراف إلى القيمة الموجبة المسموح بها + Δу (النقطة 1) ، فسيتم تشغيل الترحيل وستعمل حركة التحكم -Z على الكائن من خلال المنظم والهيئة المنظمة ، وهو عكس الإشارة ولكنه متساوٍ في حجم القيمة الموجبة لإجراء التحكم + Z. سينخفض ​​انحراف القيمة الخاضعة للرقابة بعد فترة زمنية معينة.

عند الوصول إلى النقطة 2 ، سيصبح الانحراف Δy مساويًا للقيمة السلبية المسموح بها - y ، سيعمل التتابع وسيغير إجراء التحكم Z علامته إلى العكس ، إلخ. رخيصة نسبيًا وتستخدم على نطاق واسع في تلك المرافق التي لا تتطلب حساسية عالية للتأثيرات المزعجة.