Control automat

2.3 Diagrama funcțională .........................................................

3 Experimentul computațional .................................................

3.1 Modelul S-Watt al regulatorului .................................................

Teoria reglementării și controlului automat se referă la numărul de discipline științifice care formează împreună știința managementului. La început, a fost creat pentru a studia modelele proceselor de control automat al proceselor tehnice - producție, energie, transport etc. În prezent, rolul principal al tiorii regulării automate și al controlului are pentru studiul proceselor tehnice, deși în ultimii ani concluziile și rezultatele sale încep să fie folosite pentru a studia proprietățile dinamice ale sistemelor de control, nu numai de natură tehnică.

Pentru a implementa controlul automat, este creat un sistem care constă dintr-un obiect de control și un dispozitiv de control strâns legat de acesta. Ca orice structură tehnică, sistemul de management încearcă să creeze, într-un mod constructiv, rigid, dinamic "puternic". Acești termeni pur mecanici sunt mai degrabă convenționali și sunt folosiți aici în sensul că sistemul trebuie să poată realiza programul de acțiune prescris, în ciuda ingerinței inevitabile din mediul extern.

Un motiv, să încurajeze autoritățile de reglementare pentru a construi, a fost necesitatea de a controla procesele care au loc în prezența interferențelor atât de mult în schimbare, în special sarcina care a fost pierdut în același timp, nu numai exactitatea, ci și eficiența sistemului. Regulatorii precursorilor pentru astfel de condiții pot fi considerați folosiți în regulatorii de vârstă medie ai morii de apă cu elemente pendulului centrifugal. Deși unele controlere automate de date a apărut ori, au fost curioși despre istoria scenei de artă și de modul în care orice influență serioasă asupra formării teoriei de inginerie și de control nu au avut. Dezvoltarea autorităților de reglementare industrială a început doar la începutul secolelor XVIII și XIX, în perioada revoluției industriale din Europa. Primele regulatoare industriale din această perioadă sunt regulatorul automat de flotor pentru alimentarea cazanului unui motor cu abur, construit în 1765. Polzunovym și regulatorul centrifugal al vitezei motorului cu aburi, care în 1784 a primit brevetul lui J. Watt. Acești autorități de reglementare, așa cum au fost, au deschis calea pentru un flux de propuneri privind principiile reglementării și invențiilor autorităților de reglementare, care au continuat pe parcursul secolului al XIX-lea. În această perioadă, au existat controale cu expunerea la viteză (Siemens), sarcina (Poncelet), servomotoarele cu o buclă rigidă (Farcot), autoritățile de reglementare, cu un feedback flexibil (PID), de comutare de reglementare „pentru limită de abur,“ vibratoare reglementare electrice, etc. n.

Motorul cu aburi nu a devenit accidental primul obiect al autorităților de reglementare industrială, deoarece nu avea capacitatea de a lucra în mod constant pe cont propriu, adică nu posedă "auto-nivelare". Caracteristici ei dinamice neplăcute au dus deseori la surprize neplăcute când este conectat la un controler de mașină nu a acționat ca designer de așteptat: „balansoar“ masina sau chiar nu sunt în măsură să-l controleze. Toate acestea, firește, au condus la desfășurarea cercetărilor teoretice.

Sistemele moderne de control al proceselor tehnologice se caracterizează printr-un număr mare și varietate de parametri de proces, sisteme de control și obiecte de control.

Parametrul procesului - cantitatea fizică a procesului, de exemplu temperatura, presiunea, debitul, nivelul, greutatea, greutatea, pH-ul, tensiunea etc.

Parametrul procesului tehnologic, care trebuie menținut constant sau modificat conform unui program specificat sau modificat conform unei anumite legi, se numește parametru reglementat.

Valoarea variabilei controlate în momentul de timp se numește valoarea instantanee.

Valoarea cantității controlate obținută la momentul de timp pe baza datelor unui instrument de măsurare se numește valoarea sa măsurată.

Parametrul procesului măsurat și (sau) reglabil poate fi transformat de un dispozitiv primar (senzor) în orice semnal unificat. Dacă senzorul emite un semnal nestandardizat (de exemplu, termocupluri, termocupluri rezistenta, tensometrelor etc.), apoi să-l aducă la gama standard trebuie setat semnalele corespunzătoare Normalizer (transductor). De asemenea, este posibil să se utilizeze regulatoare de măsură cu o intrare universală care să susțină conectarea celor mai comune tipuri de dispozitive primare (senzori) fără utilizarea normalizatoarelor de semnal.

Obiectul de control (OC) sau obiectul de control este un dispozitiv al cărui mod de funcționare trebuie menținut din exterior prin acțiuni de control organizate special.

Management - formarea acțiunilor de control în baza unei anumite legi, care asigură modul de operare necesar al op-ampului.

Controlul automat este un control efectuat fără participarea directă a omului.

Sarcina de reglementare este de a aduce valoarea de ieșire a obiectului controlat la o valoare predeterminată și de a se menține la o valoare dată, ținând cont de influența influențelor deranjante.

Sistemul automat de control (ATS) este un sistem automat cu un circuit închis de influență, în care se generează controlul Y ca rezultat al comparării valorii adevărate (PV = X) cu valoarea setată a SP. Scopul principal al ATS este menținerea unei valori constante date a parametrului reglementat sau modificarea acestuia în conformitate cu o anumită lege.

Efectul de ieșire (Y) - efectul produs la ieșirea sistemului de control sau a dispozitivului de comandă. În literatura de specialitate privind automatizarea există, de asemenea, abrevieri corespunzătoare acestei definiții:

Influența setării este efectul asupra sistemului care determină legea necesară pentru schimbarea cantității controlate.

Efectul de perturbare este un impact care tinde să perturbe relația funcțională dintre forța motrice și cantitatea controlată.

Scopul principal al sistemelor de stabilizare automată este compensarea influențelor externe perturbatoare.

1) Tipurile de influențe perturbatoare care acționează asupra sistemului de stabilizare (sistemul de control) sunt enumerate în tabel.

2) Clasificarea tipurilor de perturbații care acționează asupra sistemului de control sau de reglare este prezentată în tabelul următor.

Feedback-ul este procesul care conduce la faptul că rezultatul funcționării unui sistem afectează parametrii pe care depinde funcționarea acestui sistem. Cu alte cuvinte, semnalul proporțional cu semnalul său de ieșire (sau, în general, fiind o funcție a acestui semnal) este alimentat la intrarea sistemului. Adesea, acest lucru se face în mod intenționat, pentru a influența dinamica funcționării sistemului.

Există feedback pozitiv și negativ. Răspunsul negativ schimbă semnalul de intrare astfel încât să contracareze schimbarea semnalului de ieșire. Acest lucru face ca sistemul să fie mai stabil față de modificările accidentale ale parametrilor. Răspunsul pozitiv, dimpotrivă, amplifică schimbarea semnalului de ieșire. Sistemele cu reacție pozitivă puternică tind să fie instabile, în acestea pot să apară oscilații neconfirmate, i. E. sistemul devine un generator.

Regulator - în teoria controlului, un dispozitiv care monitorizează funcționarea unui obiect de control ca sistem și generează semnale de control pentru acesta. Regulatorii monitorizează modificarea anumitor parametri ai obiectului de control (direct sau cu ajutorul observatorilor) și reacționează la modificările lor cu ajutorul unor algoritmi de control, în conformitate cu calitatea specificată de control.

Reglementare statică. În reglarea statică a variabilei controlate (de exemplu, temperatură), care se află sub influența diferiților factori externi (alimentarea cu tensiune a încălzitorului sau alimentarea cu lichid de răcire) pe obiectul de ajustare după încheierea tranzitorii,

are valori inegale, în funcție de amploarea impactului.

Caracteristicile caracteristice ale sistemului de control static sunt următoarele:

1) echilibrul sistemului este posibil pentru diferite valori ale cantității controlate;

2) fiecare valoare a valorii reglementate corespunde unei anumite poziții a organismului de reglementare.

Reglementarea astatică. În cazul reglării astatice, nu există o relație clară între poziția organului de reglare și valoarea stabilă a cantității reglate. În cazul unei reglementări astatice pentru diferite valori ale efectului (încărcării) perturbării externe asupra obiectului după terminarea procesului tranzitoriu, se restabilește valoarea cantității reglate.

Caracteristicile caracteristice ale sistemului de reglementare astatic sunt după cum urmează:

1) echilibrul sistemului este posibil numai pentru o singură valoare a cantității reglate (de exemplu nivelul), iar această valoare este egală cu valoarea dată;

2) corpul de reglare (de exemplu, supapa, clapeta) trebuie să poată ocupa poziții diferite la o valoare constantă a valorii reglate.

Controlerele astatice nu au o eroare statică, iar valoarea controlată rămâne egală cu valoarea dată, corespunzătoare insensibilității regulatorului pentru toate stările de echilibru ale sistemului.

Marea majoritate a sistemelor sunt construite pe principiul feedback-ului - reglementarea prin nepotrivire sau prin reglare prin abatere.

a) reglementarea nepotrivirii;

b) regulament prin abatere;

c) principiul reglementării tulburărilor;

d) principiul combinat de reglementare pentru neconcordanță și perturbări.

Cerințe de bază pentru ATS industriale:

1) ATS industrial ar trebui să asigure un control stabil al procesului asupra întregii game de sarcini din instalația de procesare.

2) Sistemul trebuie să furnizeze în vecinătatea punctului de operare calitatea specificată a proceselor de control (timpul tranzitoriu, depășirea și oscilația).

3) Sistemul trebuie să asigure, în starea de echilibru, o precizie de control dată.

Este de dorit să se ofere o eroare de control statică zero.

Toate aceste condiții vor fi îndeplinite dacă obiectul de control este staționar sau variațiile parametrilor acestuia sunt suficient de mici și sunt compensate de rezervele de stabilitate ale sistemului. Reglementatorii industriali moderni oferă un proces stabil pentru controlul marea majoritate a instalațiilor industriale, cu condiția ca setările regulatorului să fie selectate corect.

Mulți oameni de știință, ingineri și inventatori din întreaga lume au contribuit la dezvoltarea și dezvoltarea teoriei controlului automat și la crearea dispozitivelor automate de control. Dar celor care au stat la originea acestei discipline științifice și tehnice, inventatorii lui J. Watt, frații Werner și Wilhelm Simensov și oamenii de știință D.K. Maxwell, I.A. Vyshnegradsky și A. Stodol. Dezvoltat în 1784 de către marele dispozitiv britanic J. inventator. Watt regulator centrifugal a fost primul feedback-ul va reglementa în mod automat fluxul de abur în mașină și, astfel, se stabilizeze viteza de rotație la diferite de sarcină.

Primul dispozitiv de control din punct de vedere tehnic a fost dispozitivul de reglare Watt. A fost inventat de James Watt mecanic limba engleză și este destinat să asigure o viteză unghiulară constantă a unui rotativ mașină arbore (motor cu aburi clasica, turbina cu abur sau hidraulice, instalația de motorină etc.).

Schema funcțională a sistemului automat de comandă pentru viteza unghiulară a motorului cu aburi este prezentată în figura 1. Substanța de lucru (abur, apă, motorină) este alimentată printr-o conductă echipată cu un amortizor. Această substanță activă, care intră în mașină, creează un cuplu pentru arborele pe care este amplasat regulatorul Watt. De exemplu, în cazul unei turbine cu abur, un jet de abur acționează asupra lamelor de turbină montate pe arbore și astfel creează un moment de cuplu.

Regulatorul Watt este o parte a arborelui, la sfârșitul căreia două tije identice cu greutăți identice la capete sunt fixate pivotant. Când viteza unghiulară se abate # 969; forța centrifugă a sarcinilor se schimbă de la valoarea setată, în legătură cu care se schimbă poziția cuplajului, care acționează dispozitivul de acționare - amortizorul prin intermediul pârghiei. Astfel, în acest sistem, funcționarea mecanismului de acționare se realizează în detrimentul energiei elementului de detectare (regulatorul centrifugal) și, prin urmare, din punct de vedere al clasificării sistemelor automate de control, acest ATS este un sistem de acțiune directă.

Prin creșterea vitezei unghiulare de rotație a arborelui bile sub efectul forței centrifuge diverge și pârghia de cuplare inferioară prin care clapeta se închide aburul de admisie într-o mașină de cilindru, în care viteza de rotație a arborelui se oprește în creștere. Atunci când reducerea vitezei unghiulare de rotație a procesului opus arborelui are loc: forța centrifugă redusă, bilele se apropie unul de altul, cuplajul este ridicată, declanșatorul este ușor deschis, cantitatea de abur furnizat cilindru și ax viteza mașinii crescând încetează să scadă. Astfel, în ambele cazuri, atât cu creșterea, cât și cu scăderea sarcinii, sunt prevăzute condiții care să stabilizeze viteza unghiulară de rotație a arborelui. Aceasta este esența procesului de autoreglare într-un pachet: mașina de abur - regulatorul - încărcătura. Această metodă de reglementare se numește feedback negativ. Dacă valoarea depășește valoarea reglată prestabilită, regulatorul acționează pentru a reduce această valoare, și invers, dacă această valoare este mai mică decât o valoare predeterminată, regulatorul funcționează astfel încât această valoare crește.

Luați în considerare schema principală sau cinematică a ATS (Figura 1).

Schema include următoarele elemente: M - volant (obiect de control); KS - angrenaje conice, care reprezintă o transmisie mecanică; CBM este un pendul centrifugal (efectuează funcțiile unui senzor care determină viteza unghiulară reală, generatorul de viteză unghiulară și calculatorul calculând eroarea de control); Z - amortizor; PM este un motor cu aburi.

Amortizoarele cu mecanism pneumatic executiv servesc la schimbarea debitului de lichid sau gaz care curge prin conducte. Acest lucru permite menținerea nivelului, temperaturii, presiunii sau debitului în sectoarele producției industriale constante sau modificate în funcție de un program predeterminat. Ele sunt utilizate pe scară largă în automatizarea centralelor termice, stații de pompare, procese de îmbogățire industria alimentară, echipamente HVAC și altele. Poate fi folosit ca o colaborare cu autoritățile de reglementare, precum și pentru gestionarea manuală și de la distanță de proces.

Flywheel (Flywheel) - un disc rotativ masiv, utilizat ca energie cinetică de stocare (acumulator inerțial). Folosit în mașinile care au o alimentare neuniformă sau o utilizare a energiei, acumulând energie atunci când aportul de energie este mai mare decât debitul și dând-o departe când consumul depășește energia.

Motorul cu aburi este un motor termic cu ardere externă care convertește energia aburului încălzit într-o lucrare mecanică a mișcării cu piston reciproc și apoi în mișcarea de rotație a arborelui. Într-un sens mai larg, un motor cu abur este orice motor cu combustie externă care convertește energia aburului în muncă mecanică.

O anumită sarcină constantă a motorului cu aburi corespunde unei anumite viteze unghiulare a volantului, poziția bunurilor CBM și, de asemenea, valoarea deschiderii lui Z.

Articole similare

• Uscătoare de păr cu duze de rotație automată - prețuri, alegeți și cumpărați un apartament

• Apel automat - encyclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1

• Alarma automată de incendiu și alarma de incendiu

Trimiteți-le prietenilor: