Metode kontrol dalam sistem otomasi

V sistem otomasi Tiga metode kontrol diterapkan:

1) dengan penyimpangan dari nilai yang dikendalikan,

2) oleh gangguan (oleh beban),

3) digabungkan.

Metode pengaturan dengan deviasi variabel yang dikontrol Mari kita pertimbangkan menggunakan contoh sistem kontrol kecepatan motor DC (Gbr. 1).

Selama operasi, motor D sebagai objek pengaturan mengalami berbagai gangguan (perubahan beban pada poros motor, tegangan jaringan suplai, kecepatan motor penggerak armatur generator D, perubahan lingkungan sekitar suhu, yang pada gilirannya menyebabkan perubahan resistansi belitan, dan karenanya arus, dll.).

Semua gangguan ini akan menyebabkan putaran mesin D menyimpang, yang akan menyebabkan perubahan pada e. dll. v. tachogenerator TG. Rheostat P termasuk dalam rangkaian tachogenerator TG1... Tegangan U0 yang diambil oleh rheostat P1 disertakan terhadap tegangan tachogenerator TG. Ini menghasilkan perbedaan tegangan e = U0 - Utg yang diumpankan melalui penguat Y ke motor DP yang menggerakkan penggeser rheostat P.Tegangan U0 sesuai dengan nilai yang ditetapkan dari variabel yang dikontrol — frekuensi putaran ωО, dan tegangan tachogenerator Utg — nilai kecepatan putaran saat ini.

Beras. 1. Diagram skematis untuk kontrol kecepatan motor DC loop tertutup: R — rheostat, OVG — koil eksitasi generator, G — generator, OVD — koil eksitasi motor, D — motor, TG — tachogenerator, DP — motor penggerak geser rheostat, U — penguat.

Jika di bawah pengaruh gangguan, perbedaan antara nilai-nilai ini (penyimpangan) melebihi batas yang telah ditentukan, maka regulator akan menerima tindakan referensi berupa perubahan arus eksitasi generator, yang akan menyebabkan penyimpangan ini. untuk mengurangi. Sistem defleksi umum diwakili oleh diagram pada gambar. 2, sebuah.

Beras. 2... Skema metode regulasi: a — dengan deviasi, b — dengan gangguan, c — gabungan, P — regulator, RO — badan regulasi, ATAU — objek regulasi, ES — elemen perbandingan, x(T) adalah pengaturan, Z1 (t) dan Z2 (t) — pengaruh pengaturan internal, (T) — nilai yang dapat disesuaikan, F(T) adalah efek yang mengganggu.

Penyimpangan variabel terkontrol mengaktifkan regulator, tindakan ini selalu diarahkan sedemikian rupa untuk mengurangi penyimpangan. Untuk mendapatkan selisih nilai ε(t) = x(t) — y (f), elemen pembanding ES dimasukkan ke dalam sistem.

Tindakan regulator dalam pengendalian penyimpangan terjadi terlepas dari alasan perubahan variabel yang dikendalikan. Ini tidak diragukan lagi merupakan keuntungan besar dari metode ini.

Metode pengendalian gangguan, atau kompensasi gangguan, didasarkan pada fakta bahwa sistem menggunakan perangkat yang mengkompensasi pengaruh perubahan efek gangguan.

Beras. 3... Diagram skematis regulasi tegangan generator DC: G — generator, ОВ1 dan ОВ2 — kumparan eksitasi generator, Rн — tahanan beban, F1 dan F.2 — gaya gerak magnet kumparan eksitasi, Rsh — tahanan.

Sebagai contoh, pertimbangkan pengoperasian generator arus searah (Gbr. 3). Generator memiliki dua belitan eksitasi: OB1 dihubungkan secara paralel dengan rangkaian angker dan OB2 dihubungkan ke resistansi Ri... Gulungan medan dihubungkan sedemikian rupa sehingga ppmnya. F1 dan F.2 menambahkan. Tegangan terminal generator akan tergantung pada total ppm. F = F1 + F2.

Saat arus beban Az meningkat (resistansi beban Rn menurun), tegangan generator UG seharusnya menurun karena peningkatan penurunan tegangan pada jangkar generator, tetapi ini tidak akan terjadi karena ppm. Koil eksitasi F2 OB2 meningkat karena sebanding dengan arus beban Az.

Ini akan menyebabkan peningkatan total ppm dan, karenanya, menyamakan tegangan generator. Ini mengkompensasi penurunan tegangan ketika arus beban berubah - gangguan utama generator. Perlawanan RNS dalam hal ini adalah perangkat yang memungkinkan Anda untuk mengukur interferensi — beban.

Dalam kasus umum, diagram sistem yang beroperasi dengan metode kompensasi gangguan ditunjukkan pada Gambar. 2, b.

Pengaruh kecemasan dapat disebabkan oleh berbagai alasan, jadi mungkin ada lebih dari satu alasan.Ini mempersulit analisis pengoperasian sistem kontrol otomatis. Biasanya terbatas pada melihat gangguan yang disebabkan oleh akar penyebab, seperti perubahan beban. Dalam hal ini, pengaturannya disebut pengaturan beban.

Metode regulasi gabungan (lihat Gambar 2, c) menggabungkan dua metode sebelumnya: dengan penyimpangan dan kemarahan. Ini digunakan dalam pembangunan sistem otomasi yang kompleks di mana diperlukan regulasi berkualitas tinggi.

Sebagai berikut dari gbr. 2, dalam setiap metode penyesuaian, setiap sistem penyesuaian otomatis terdiri dari bagian yang dapat disesuaikan (objek penyesuaian) dan penyesuaian (pengatur). Dalam semua kasus, regulator harus memiliki elemen sensitif yang mengukur penyimpangan variabel terkontrol dari nilai yang ditentukan, serta badan pengatur yang memastikan pemulihan nilai yang ditetapkan dari variabel terkontrol setelah penyimpangannya.

Jika dalam sistem regulator menerima efek langsung dari elemen penginderaan dan digerakkan olehnya, maka sistem kontrol seperti itu disebut sistem kontrol langsung dan regulator disebut regulator kerja langsung.

Dalam regulator yang bekerja langsung, elemen penginderaan harus mengembangkan daya yang cukup untuk mengubah posisi badan pengatur. Keadaan ini membatasi bidang penerapan pengaturan langsung, karena cenderung mengecilkan unsur sensitif, yang pada gilirannya menimbulkan kesulitan dalam mendapatkan upaya yang memadai untuk menggerakkan badan pengawas.

Penguat daya digunakan untuk meningkatkan sensitivitas elemen pengukur dan mendapatkan daya yang cukup untuk menggerakkan badan pengatur. Regulator yang beroperasi dengan penguat daya disebut regulator tidak langsung, dan sistem secara keseluruhan disebut sistem regulasi tidak langsung.

Dalam sistem kontrol tidak langsung, mekanisme tambahan digunakan untuk menggerakkan badan pengatur yang bertindak dari sumber energi eksternal atau karena energi objek yang dikendalikan. Dalam hal ini, elemen sensitif hanya bekerja pada elemen kontrol dari mekanisme bantu.

Klasifikasi metode kontrol otomasi sesuai dengan jenis tindakan kontrol

Sinyal kontrol dihasilkan oleh sistem kontrol berdasarkan variabel referensi dan sinyal dari sensor yang mengukur nilai sebenarnya dari variabel yang dikontrol. Sinyal kontrol yang diterima diumpankan ke regulator, yang mengubahnya menjadi aksi kontrol drive.

Aktuator memaksa badan pengatur objek untuk mengambil posisi sedemikian rupa sehingga nilai yang dikontrol cenderung ke nilai yang ditetapkan. Selama operasi sistem, nilai arus dari variabel yang dikontrol diukur secara kontinyu, oleh karena itu sinyal kontrol juga akan dihasilkan secara kontinyu.

Namun, tindakan pengatur drive, tergantung pada perangkat pengaturnya, dapat terus menerus atau terputus-putus. Dalam gambar. 4, a menunjukkan kurva deviasi Δu dari nilai yang dikendalikan y dalam waktu dari nilai yang ditetapkan y0, sementara pada saat yang sama di bagian bawah gambar ditunjukkan bagaimana tindakan kontrol Z harus diubah secara terus menerus.Itu tergantung secara linear pada sinyal kontrol dan bertepatan dengan fase itu.

Beras. 4. Diagram jenis utama pengaruh regulasi: a — kontinyu, b, c — periodik, d — relai.

Regulator yang menghasilkan efek seperti itu disebut regulator kontinu, dan regulasi itu sendiri adalah regulasi kontinu... Regulator yang dibangun di atas prinsip ini hanya bekerja ketika ada tindakan kontrol, yaitu sampai ada penyimpangan antara yang sebenarnya dan yang ditentukan. nilai variabel yang dikendalikan.

Jika selama pengoperasian sistem otomasi, aksi kontrol dengan sinyal kontrol kontinu terputus pada interval tertentu atau disuplai dalam bentuk pulsa terpisah, maka pengontrol yang beroperasi berdasarkan prinsip ini disebut pengatur berkala (langkah atau pulsa). Pada prinsipnya, ada dua cara yang mungkin untuk membentuk tindakan kontrol periodik.

Dalam gambar. 4, b dan c menunjukkan grafik aksi kontrol intermiten dengan deviasi kontinu Δ dari nilai yang dikontrol.

Dalam kasus pertama, aksi kontrol diwakili oleh pulsa terpisah dengan durasi yang sama Δt, mengikuti interval waktu yang sama T1 = t2 = t dalam hal ini besarnya pulsa Z = e(t) sebanding dengan nilai dari sinyal kontrol pada saat pembentukan aksi kontrol.

Dalam kasus kedua, semua pulsa memiliki nilai yang sama Z = e(t) dan mengikuti interval reguler T1 = t2 = t, tetapi memiliki durasi ΔT yang berbeda. Dalam hal ini, durasi pulsa bergantung pada nilai sinyal kontrol pada saat pembentukan aksi kontrol.Tindakan pengaturan dari regulator dipindahkan ke badan pengatur dengan diskontinuitas yang sesuai, yang karenanya badan pengatur juga mengubah posisinya dengan diskontinuitas.

Dalam praktiknya, mereka juga banyak digunakan sistem kontrol relai... Mari pertimbangkan prinsip pengoperasian kontrol relai, menggunakan contoh pengoperasian regulator dengan kontrol dua posisi (Gbr. 4, d).

Regulator kontrol on-off termasuk regulator yang hanya memiliki dua posisi stabil: satu - ketika deviasi dari nilai yang dikontrol melebihi batas positif + Δy yang ditetapkan, dan yang lainnya - ketika deviasi berubah tanda dan mencapai batas negatif -Δy.

Aksi penyetelan pada kedua posisi sama dalam nilai absolut tetapi berbeda tanda, dan aksi ini melalui pengatur menyebabkan pengatur bergerak tajam sedemikian rupa sehingga nilai absolut defleksi selalu berkurang. Jika nilai deviasi Δу mencapai nilai positif yang diizinkan + Δу (titik 1), relai akan terpicu dan aksi kontrol -Z akan bekerja pada objek melalui pengatur dan badan pengatur, yang berlawanan tanda tetapi sama dalam besarnya ke nilai positif dari tindakan kontrol + Z. Penyimpangan dari nilai yang dikendalikan akan berkurang setelah jangka waktu tertentu.

Mencapai titik 2, deviasi Δy akan menjadi sama dengan nilai negatif yang diizinkan -Δy, relai akan bekerja dan aksi kontrol Z akan mengubah tandanya menjadi kebalikannya, dll. Pengontrol relai, dibandingkan dengan pengontrol lainnya, memiliki desain yang sederhana, relatif murah dan banyak digunakan di fasilitas yang tidak memerlukan sensitivitas tinggi terhadap pengaruh yang mengganggu.