Воздействия

Автоматическая система регулирования с замкнутой цепью

Замкнутые АСР – это системы, в которых входным воздействием для управляющего устройства являются как внешние воздействия, так и воздействие регулируемого параметра, т.е. входной сигнал (Y) является входным сигналом для АСР.

Функциональная схема замкнутой АСР представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Функциональная схема замкнутой АСР

В состав системы входят: задающее (ЗУ); регулирующее (РУ), исполнительное (ИУ) устройства и станция управления.

Текущее значение регулируемого параметра (У) воспринимается датчиком (Д) и преобразуется в сигнал (У_С). Задатчик (З_Д) формирует сигнал пропорциональный заданному значению регулируемого параметра. Сигналы с датчика и задатчика поступают на элемент сравнения (ЭС). В результате сравнения на регулирующее устройство (РУ) поступает сигнал рассогласования (∆У). Он может быть больше, меньше нуля или равен нулю. В регулирующем устройстве (РУ), по определенному математическому закону регулирование формируется сигнал регулирующего воздействия (Х_Р) (команда регулятора).

Сигнал регулятора проходит через станцию управления (СУ), которая позволяет выбирать режим управления (автоматический, дистанционный, ручной). Станция управления состоит из переключателей режимов управления (ПРУ) и пульта дистанционного управления (ПДУ) (джойстик).

В режиме автоматического управления станция управления пропускает команду регулятора (Х_Р) на исполнительное устройство (ИУ). Исполнительное устройство, как правило, состоит из усилителя (У), исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО).

Команда регулятора Хр усиливается и поступает на исполнительный механизм (ИМ), который преобразует команду регулятора в механическое перемещение (поступательное или вращательное) выходного элемента исполнительного механизма (вал, шток и т.д.). Выходной механизм, на прямую или через систему механической передачи (система рычагов, цепей, ремней, кулачков, штанг и т.д.), связан с регулирующим органом (РО) (клапан, шибер, шлюзовой затвор и т.д.). В результате изменения положения регулирующего органа изменяется подача регулируемой среды в объект управления в соответствии с командой поступающей от регулятора (Х_Р).

Если текущее значение регулируемого параметра отличается от заданного, т.е. сигнал рассогласования отличается от нуля, то регулятор воздействует на объект, изменяя подачу регулируемой среды (материала или энергии) до тех пор, пока не восстановится их равенство с заданной точностью.

В режиме ручного управления функции регулируемого устройства выполняет человек – оператор. Оператор наблюдает за показаниями контрольных приборов, сравнивает их с заданными и с помощью ручного привода воздействует на исполнительное устройство (ИУ).

В режиме дистанционного управления – как и при ручном управлении, за ходом техпроцесса следит оператор, только управление осуществляет с дистанционного пульта.

Пример: В качестве примера рассмотрим автоматическую систему регулирования давления воздуха в ресивере (рис.3). Задачей регулирования является поддержание постоянного давления воздуха в ресивере (это резервуар, обеспечивающий запас и согласование колебаний управления воздуха и отделение капель масла и влаги).

Воздух от компрессора (К) по трубопроводу поступает в ресивер 2. Из ресивера воздух отбирается потребителем через заслонку 3. При изменении количества отбираемого воздуха, будет изменятся давление в ресивере. Ресивер соединяет с сильфонным манометром 4. Сильфон 5 при помощи штока 6 связан с подвижным контактом реостата R₂. Реостаты R₁ и R₂ образуют мостовую электрическую схему измерения, в измерительную диагональ которого включено реле (Р). Манометр и реостат R₂ выполняют функции датчика (воспринимают контролируемый параметр и преобразуют в электрический сигнал – изменение сопротивления). Реостат R₁ выполняет функции задатчика (положением контакта управляет человек).

Рисунок 3 – Схема регулирования давления воздуха

Когда текущее значение равно заданному, то положение контактов реостатов соответствует равенству

Ток в измерительной диагонали отсутствует, реле обесточено, а его контакт занимает среднее положение. Реле выполняет роль регулирующего устройства. В результате этого исполнительный механизм – электродвигатель (М) обесточен и положение регулирующего органа – заслонки 1 не изменено.

При изменении давления изменяется положение контакта реостата R₂, в результате через реле потечет ток, направление которого зависит от того, в какую сторону сместился контакт. В зависимости от направления тока контакт реле подает ток либо на обмотку возбуждения ОВ1 либо на ОВ2. Электродвигатель станет поворачивать заслонку 1 по часовой или против часовой стрелки, изменяя подачу воздуха.

В момент равенства текущего и заданного значения давления напряжение в измерительной диагонали станет равным нулю и электродвигатель обесточится.

Подачу сигнала с выхода системы (или элемента системы) на ее (его) вход называют обратной связью.

Сигнал с выхода АСР на ее вход называют главной или внешней обратной связью. Ее наличие является отличительной чертой замкнутой АСР.

В системах АСР могут быть и внутренние обратные связи, соединяющие выход отдельных элементов с их входом.

Обратная связь считается положительной если сигнал обратной связи с основным сигналом имеет один знак и суммируются, если знаки разные, то связь считают отрицательной.

Положительная обратная связь в основном используется в системах усилителей, а отрицательная обеспечивает большую устойчивость системы, уменьшает инерционность и используется для стабилизации в переходный период.

Дата добавления: 2014-01-11