자동화 시스템의 제어 방법

V 자동화 시스템 세 가지 제어 방법이 적용됩니다.

1) 제어 값의 편차에 의해,

2) 외란(부하)에 의해,

3) 결합.

제어 변수의 편차에 의한 조절 방법 DC 모터 속도 제어 시스템(그림 1)의 예를 사용하여 생각해 봅시다.

작동 중에 조절 대상인 모터 D는 다양한 외란 (모터 샤프트의 부하 변화, 공급 네트워크의 전압, 발전기 D의 전기자를 구동하는 모터의 속도 D, 주변 환경의 변화)을 경험합니다. 권선의 저항, 따라서 전류 등의 변화로 이어집니다.)

이러한 모든 섭동으로 인해 엔진 속도 D가 편차가 발생하여 e가 변경됩니다. 등. v. 타코제너레이터 TG. 가변 저항 P는 타코 제너레이터 TG1의 회로에 포함되어 있습니다. 가변 저항 P1이 취하는 전압 U0은 TG 타코 제너레이터의 전압에 대해 포함됩니다. 그 결과 증폭기 Y를 통해 가변 저항기 P의 슬라이더를 움직이는 모터 DP로 공급되는 전압 차이 e = U0 — Utg가 발생합니다.전압 U0은 제어 변수의 설정 값인 회전 주파수 ωО에 해당하고 타코제너레이터 전압 Utg는 회전 속도의 현재 값에 해당합니다.

쌀. 1. 폐쇄 루프 DC 모터 속도 제어를 위한 개략도: R — 가변 저항기, OVG — 발전기 여기 코일, G — 발전기, OVD — 모터 여기 코일, D — 모터, TG — 타코제너레이터, DP — 가변 저항 슬라이드 드라이브 모터, U — 증폭기.

외란의 영향으로 이 값(편차)의 차이가 미리 정해진 한계를 초과하면 레귤레이터는 발전기의 여기 전류 변화의 형태로 기준 조치를 받게 되어 이 편차가 발생합니다. 감소합니다. 일반적인 편향 시스템은 그림의 다이어그램으로 표시됩니다. 2, 가.

쌀. 2... 규제 방법의 체계: a — 편차, b — 교란, c — 결합, P — 규제, RO — 규제 기관, OR — 규제 대상, ES — 비교 요소, x(T)는 설정, Z1(t) 및 Z2(t) - 내부 규제 영향, (T) - 조정 가능한 값, F(T)는 교란 효과입니다.

제어 변수의 편차는 조절기를 활성화하며, 이 동작은 항상 편차를 줄이는 방식으로 지시됩니다. 값의 차이 ε(t) = x(t) — y (f)를 얻기 위해 비교 요소 ES가 시스템에 도입됩니다.

편차 제어에서 조절기의 동작은 제어 변수의 변경 이유에 관계없이 발생합니다. 이것은 의심 할 여지없이이 방법의 큰 장점입니다.

외란 제어 또는 외란 보상 방법은 시스템이 외란 효과의 변화 영향을 보상하는 장치를 사용한다는 사실을 기반으로 합니다.

쌀. 3... DC 발전기 전압 조정의 개략도: G — 발전기, ОВ1 및 ОВ2 — 발전기의 여기 코일, Rн — 부하 저항, F1 및 F.2 — 여기 코일의 기자력, Rsh — 저항.

예를 들어 직류 발전기의 작동을 고려하십시오(그림 3). 발전기에는 두 개의 여기 권선이 있습니다. 전기자 회로와 병렬로 연결된 OB1과 저항에 연결된 OB2 Ri... 계자 권선은 ppm이되도록 연결됩니다. F1과 F.2가 추가됩니다. 발전기 단자 전압은 총 ppm에 따라 달라집니다. F = F1 + F2.

부하 전류 Az가 증가함에 따라(부하 저항 Rn이 감소함) 발전기 전기자 양단의 전압 강하 증가로 인해 발전기 전압 UG가 감소했어야 하지만 이는 ppm 때문에 발생하지 않습니다. F2 여자 코일 OB2는 부하 전류 Az에 비례하여 증가합니다.

이로 인해 총 ppm이 증가하고 그에 따라 발전기 전압이 균등화됩니다. 이는 발전기의 주요 교란인 부하 전류가 변할 때 전압 강하를 보상합니다. 이 경우 저항 RNS는 간섭-부하를 측정할 수 있는 장치입니다.

일반적인 경우 외란 보상 방식으로 동작하는 시스템의 다이어그램은 그림 1과 같다. 2, 나.

불안한 영향은 여러 가지 이유로 발생할 수 있으므로 그 중 하나 이상이 있을 수 있습니다.이것은 자동 제어 시스템의 작동 분석을 복잡하게 만듭니다. 일반적으로 부하 변경과 같은 근본 원인으로 인한 교란을 살펴보는 것으로 제한됩니다. 이 경우 조절을 부하 조절이라고 합니다.

결합 된 규제 방법 (그림 2, c 참조)은 이전의 두 가지 방법 인 편차 및 분노를 결합합니다. 고품질 규제가 필요한 복잡한 자동화 시스템 구축에 사용됩니다.

그림에서 다음과 같이. 2, 각 조정 방법에서 각 자동 조정 시스템은 조정 가능(조정 대상) 및 조정(조절기) 부품으로 구성됩니다. 모든 경우에 조절기에는 규정된 값에서 제어 변수의 편차를 측정하는 민감한 요소와 편차 후 제어 변수의 설정 값 복원을 보장하는 규제 기관이 있어야 합니다.

시스템에서 조정기가 감지 요소로부터 직접 영향을 받고 이에 의해 작동되는 경우 이러한 제어 시스템을 직접 제어 시스템이라고 하고 조정기를 직접 작동 조정기라고 합니다.

직동 조절기에서 감지 요소는 조절 본체의 위치를 ​​변경하기에 충분한 전력을 발생시켜야 합니다. 이러한 상황은 직접 규제의 적용 범위를 제한하는데, 민감한 요소를 작게 만드는 경향이 있어 규제 기관을 움직일 충분한 노력을 기울이기 어렵기 때문입니다.

전력 증폭기는 측정 요소의 감도를 높이고 규제 기관을 움직이기에 충분한 전력을 얻는 데 사용됩니다. 전력 증폭기로 동작하는 조정기를 간접 조정기라고 하며 시스템 전체를 간접 조정 시스템이라고 합니다.

간접 제어 시스템에서 보조 메커니즘은 외부 에너지원 또는 제어 대상의 에너지로 인해 규제 기관을 이동하는 데 사용됩니다. 이 경우 민감한 요소는 보조 메커니즘의 제어 요소에만 작용합니다.

제어행위의 종류에 따른 자동화 제어방법의 분류

제어 신호는 기준 변수와 제어 변수의 실제 값을 측정하는 센서의 신호를 기반으로 제어 시스템에서 생성됩니다. 수신된 제어 신호는 레귤레이터로 공급되어 드라이브의 제어 동작으로 변환됩니다.

액추에이터는 물체의 조절 몸체가 제어된 값이 설정 값에 가까운 위치를 갖도록 강제합니다. 시스템 작동 중에는 제어 대상 변수의 현재 값이 지속적으로 측정되므로 제어 신호도 지속적으로 생성됩니다.

그러나 조절기의 장치에 따라 드라이브의 조절 동작은 연속적이거나 간헐적일 수 있습니다. 무화과에서. 도 4에서, a는 설정값 y0으로부터 시간에 따른 제어값 y의 편차 곡선 Δu를 나타내고, 동시에 도면의 하부에는 제어 동작 Z가 연속적으로 어떻게 변경되어야 하는지를 나타낸다.제어 신호에 선형적으로 의존하며 위상이 일치합니다.

쌀. 4. 규제 영향의 주요 유형에 대한 다이어그램: a — 연속, b, c — 주기적, d — 릴레이.

이러한 효과를 내는 조절기를 연속 조절기라고 하며 조절 자체가 연속 조절... 이 원리에 기반한 조절기는 제어 동작이 있을 때만 작동합니다. 제어 변수의 값.

자동화 시스템 작동 중에 연속 제어 신호가 있는 제어 동작이 특정 간격으로 중단되거나 별도의 펄스 형태로 공급되는 경우 이 원리에 따라 작동하는 컨트롤러를 주기적 조절기(스텝 또는 펄스)라고 합니다. 원칙적으로 주기적 제어 동작을 형성하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

무화과에서. 도 4, b 및 c는 제어된 값으로부터 연속적인 편차 Δ를 갖는 간헐적 제어 동작의 그래프를 보여준다.

첫 번째 경우 제어 동작은 동일한 시간 간격 T1 = t2 = t에 따라 동일한 기간 Δt의 개별 펄스로 표시됩니다. 이 경우 펄스 Z = e(t)의 크기는 다음 값에 비례합니다. 제어 동작이 형성되는 순간의 제어 신호.

두 번째 경우에서 모든 펄스는 동일한 값 Z = e(t)를 가지며 일정한 간격 T1 = t2 = t를 따르지만 지속 시간 ΔT는 다릅니다. 이 경우 펄스의 지속 시간은 제어 동작 형성 시점의 제어 신호 값에 따라 다릅니다.규제 기관의 규제 조치는 해당 불연속성을 가진 규제 기관으로 이전되며, 이로 인해 규제 기관도 불연속성으로 위치를 변경합니다.

실제로 릴레이 제어 시스템도 널리 사용됩니다. 2 위치 제어가있는 레귤레이터 작동의 예를 사용하여 릴레이 제어 작동 원리를 고려해 봅시다 (그림 4, d).

온-오프 제어 조절기에는 두 개의 안정적인 위치만 있는 조절기가 포함됩니다. 하나는 제어된 값의 편차가 설정된 양의 한계 + Δy를 초과할 때이고 다른 하나는 편차가 부호를 변경하고 음의 한계 -Δy에 도달할 때입니다.

두 위치에서의 조정 동작은 절대값은 같지만 부호가 다르며, 거버너를 통한 이 동작은 처짐의 절대값이 항상 감소하는 방식으로 거버너를 급격하게 움직이게 합니다. 편차 Δу의 값이 허용되는 양수 값 + Δу(지점 1)에 도달하면 릴레이가 트리거되고 제어 동작 -Z가 조절기와 조절 본체를 통해 물체에 작용합니다. 크기는 제어 동작 + Z의 양수 값으로 조정됩니다. 제어 값의 편차는 일정 시간이 지나면 감소합니다.

지점 2에 도달하면 편차 Δy가 허용되는 음수 값 -Δy와 같아지고 릴레이가 작동하고 제어 동작 Z가 부호를 반대 방향으로 변경하는 등 릴레이 컨트롤러는 다른 컨트롤러에 비해 설계가 간단합니다. 상대적으로 저렴하고 교란 영향에 대한 높은 감도가 필요하지 않은 시설에서 널리 사용됩니다.