Métodos de control en sistemas de automatización.

V sistemas de automatización Se aplican tres métodos de control:

1) por desviación del valor controlado,

2) por perturbación (por carga),

3) combinado.

Método de regulación por desviación de la variable controlada Consideremos utilizar el ejemplo de un sistema de control de velocidad de un motor de corriente continua (Fig. 1).

Durante el funcionamiento, el motor D, como objeto de regulación, experimenta diversas perturbaciones (cambios en la carga sobre el eje del motor, la tensión de la red de alimentación, la velocidad del motor que acciona el inducido del generador D, cambios en el ambiente temperatura, lo que a su vez conduce a un cambio en la resistencia de los devanados y, por lo tanto, en las corrientes, etc.).

Todas estas perturbaciones harán que la velocidad del motor D se desvíe, lo que provocará un cambio en e. etc. v. tacogenerador TG. El reóstato P está incluido en el circuito del tacogenerador TG1... El voltaje U0 tomado por el reóstato P1 está incluido contra el voltaje del tacogenerador TG. Esto da como resultado una diferencia de voltaje e = U0 — Utg que se alimenta a través del amplificador Y al motor DP que mueve la corredera del reóstato P.El voltaje U0 corresponde al valor establecido de la variable controlada — frecuencia de rotación ωО, y el voltaje del tacogenerador Utg — el valor actual de la velocidad de rotación.

Arroz. 1. Diagramas esquemáticos para el control de velocidad del motor de CC de bucle cerrado: R — reóstato, OVG — bobina de excitación del generador, G — generador, OVD — bobina de excitación del motor, D — motor, TG — tacogenerador, DP — motor de accionamiento deslizante del reóstato, U — amplificador.

Si, bajo la influencia de perturbaciones, la diferencia entre estos valores (desviación) supera un límite predeterminado, el regulador recibirá una acción de referencia en forma de un cambio en la corriente de excitación del generador, lo que provocará esta desviación. disminuir. Un sistema de deflexión general está representado por el diagrama de la fig. 2, un.

Arroz. 2... Esquemas de métodos de regulación: a — por desviación, b — por perturbación, c — combinado, P — regulador, RO — organismo regulador, O — objeto de regulación, ES — elemento de comparación, x(T) es el configuración, Z1 (t) y Z2 (t) — influencias reguladoras internas, (T) — valor ajustable, F(T) es un efecto perturbador.

La desviación de la variable controlada activa el regulador, esta acción siempre está dirigida de tal manera que se reduzca la desviación. Para obtener la diferencia de valores ε(t) = x(t) — y (f), se introduce en el sistema un elemento de comparación ES.

La acción del regulador en el control de las desviaciones ocurre independientemente del motivo del cambio en la variable controlada. Esta es sin duda la gran ventaja de este método.

Un método de control de perturbaciones, o compensación de perturbaciones, se basa en el hecho de que el sistema utiliza dispositivos que compensan la influencia de los cambios en el efecto de perturbaciones.

Arroz. 3... Diagrama esquemático de la regulación de voltaje del generador de CC: G — generador, ОВ1 y ОВ2 — bobinas de excitación del generador, Rн — resistencia de carga, F1 y F.2 — fuerzas magnetomotrices de las bobinas de excitación, Rsh — resistencia.

Como ejemplo, considere la operación de un generador de corriente continua (Fig. 3). El generador tiene dos devanados de excitación: OB1 conectado en paralelo con el circuito de armadura y OB2 conectado a una resistencia Ri... Los devanados de campo están conectados de tal manera que sus ppm. F1 y F.2 añadir. El voltaje del terminal del generador dependerá del total de ppm. F = F1 + F2.

A medida que aumenta la corriente de carga Az (disminuye la resistencia de carga Rn), el voltaje del generador UG debería haber disminuido debido a un aumento en la caída de voltaje en la armadura del generador, pero esto no sucederá porque ppm. La bobina de excitación F2 OB2 aumenta porque es proporcional a la corriente de carga Az.

Esto conducirá a un aumento en el total de ppm y, en consecuencia, a una igualación del voltaje del generador. Esto compensa la caída de voltaje cuando cambia la corriente de carga, la principal perturbación del generador. Resistencia RNS en este caso es un dispositivo que le permite medir la interferencia — carga.

En el caso general, un diagrama de un sistema que opera por el método de compensación de perturbaciones se muestra en la Fig. 2, b.

Las influencias ansiosas pueden ser causadas por una variedad de razones, por lo que puede haber más de una.Esto complica el análisis del funcionamiento del sistema de control automático. Por lo general, se limita a observar las perturbaciones causadas por la causa raíz, como los cambios de carga. En este caso, la regulación se denomina regulación de carga.

Un método combinado de regulación (ver Fig. 2, c) combina los dos métodos anteriores: por desviación y por ultraje. Se utiliza en la construcción de sistemas de automatización complejos donde se requiere una regulación de alta calidad.

Como sigue de la fig. 2, en cada método de ajuste, cada sistema de ajuste automático consta de partes ajustables (objeto de ajuste) y de ajuste (regulador). En todos los casos, el regulador deberá contar con un elemento sensible que mida la desviación de la variable controlada del valor prescrito, así como un órgano regulador que asegure el restablecimiento del valor de consigna de la variable controlada después de su desviación.

Si en el sistema el regulador recibe el efecto directamente del elemento sensor y es accionado por él, dicho sistema de control se denomina sistema de control directo y el regulador se denomina regulador de acción directa.

En los reguladores de acción directa, el elemento sensor debe desarrollar suficiente potencia para cambiar la posición del cuerpo regulador. Esta circunstancia limita el campo de aplicación de la regulación directa, ya que tienden a hacer pequeño el elemento sensible, lo que a su vez crea dificultades para obtener esfuerzos suficientes para mover el órgano regulador.

Los amplificadores de potencia se utilizan para aumentar la sensibilidad del elemento de medición y obtener suficiente potencia para mover el cuerpo regulador. Un regulador que opera con un amplificador de potencia se denomina regulador indirecto, y el sistema en su conjunto se denomina sistema de regulación indirecta.

En los sistemas de control indirecto, se utilizan mecanismos auxiliares para mover el cuerpo regulador actuando desde una fuente de energía externa o debido a la energía del objeto controlado. En este caso, el elemento sensible actúa únicamente sobre el elemento de control del mecanismo auxiliar.

Clasificación de los métodos de control de automatización según el tipo de acciones de control.

La señal de control es generada por el sistema de control en base a la variable de referencia y la señal del sensor que mide el valor real de la variable controlada. La señal de control recibida se envía al regulador, que la convierte en una acción de control del accionamiento.

El accionador obliga al cuerpo regulador del objeto a adoptar una posición tal que el valor controlado tienda al valor fijado. Durante la operación del sistema, el valor actual de la variable controlada se mide continuamente, por lo tanto, la señal de control también se generará continuamente.

Sin embargo, la acción reguladora del accionamiento, dependiendo del dispositivo del regulador, puede ser continua o intermitente. En la Fig. 4, a muestra la curva de desviación Δu del valor controlado y en el tiempo desde el valor establecido y0, mientras que al mismo tiempo en la parte inferior de la figura se muestra cómo la acción de control Z debe cambiarse continuamente.Depende linealmente de la señal de control y coincide con ella en fase.

Arroz. 4. Diagramas de los principales tipos de influencias reguladoras: a — continuo, b, c — periódico, d — relé.

Los reguladores que producen tal efecto se denominan reguladores continuos, y la regulación en sí misma es una regulación continua... Los reguladores construidos sobre este principio funcionan solo cuando hay una acción de control, es decir, hasta que hay una desviación entre lo real y lo prescrito. valor de la variable controlada.

Si durante el funcionamiento del sistema de automatización, la acción de control con una señal de control continua se interrumpe a ciertos intervalos o se suministra en forma de pulsos separados, los controladores que funcionan según este principio se denominan reguladores periódicos (paso o pulso).. En principio, hay dos formas posibles de formar una acción de control periódico.

En la Fig. 4, byc muestran los gráficos de la acción de control intermitente con desviación continua Δ del valor controlado.

En el primer caso, la acción de control está representada por pulsos separados de la misma duración Δt, siguiendo en intervalos de tiempo iguales T1 = t2 = t en este caso la magnitud de los pulsos Z = e(t) es proporcional al valor de la señal de control en el momento de formación de la acción de control.

En el segundo caso, todos los pulsos tienen el mismo valor Z = e(t) y siguen intervalos regulares T1 = t2 = t, pero tienen diferentes duraciones ΔT. En este caso, la duración de los pulsos depende del valor de la señal de control en el momento de formación de la acción de control.La acción regulatoria del regulador se transfiere al organismo regulador con las discontinuidades correspondientes, por lo que el organismo regulador también cambia su posición con las discontinuidades.

En la práctica, también son sistemas de control de relé ampliamente utilizados... Consideremos el principio de funcionamiento del control de relé, usando el ejemplo del funcionamiento de un regulador con control de dos posiciones (Fig. 4, d).

Los reguladores de control de encendido y apagado incluyen aquellos reguladores que tienen solo dos posiciones estables: una, cuando la desviación del valor controlado supera el límite positivo establecido + Δy, y la otra, cuando la desviación cambia de signo y alcanza el límite negativo -Δy.

La acción de ajuste en ambas posiciones es la misma en valor absoluto pero diferente en signo, y esta acción a través del gobernador hace que el gobernador se mueva bruscamente de tal manera que el valor absoluto de la deflexión siempre disminuya. Si el valor de la desviación Δу alcanza el valor positivo permisible + Δу (punto 1), el relé se disparará y la acción de control -Z actuará sobre el objeto a través del regulador y el cuerpo regulador, que es de signo opuesto pero igual en magnitud al valor positivo de la acción de control + Z. La desviación del valor controlado disminuirá después de un cierto período de tiempo.

Al llegar al punto 2, la desviación Δy será igual al valor negativo permitido -Δy, el relé funcionará y la acción de control Z cambiará su signo al contrario, etc. Los controladores de relé, en comparación con otros controladores, son de diseño simple, relativamente baratos y son ampliamente utilizados en aquellas instalaciones donde no se requiere una alta sensibilidad a las influencias perturbadoras.