Системы автоматического регулирования

Параметры, величину которых необходимо поддерживать постоянными или изме­нять по какому-либо закону, называют регулируемыми параметрами. Технические объекты, характеризуемые ими, — объек­тами регулирования.

При неавтоматическом регулировании параметры объекта регулирует оператор, который: 

подаёт с помощью управляющего органа У команды управления к объекту регулирования ОР;

получает информацию от измерительного органа И о фактическом значении регулируемого параметра;

на основании анализа результатов и инструкции принимает решение о необходимости и способе воздействия на ОР.

Образуется замкнутая коль­цевая цепь передачи сигналов управления и измерения, харак­терная для процесса регулирования.

Рис.  .5. Схема неавтоматического регулирования одного параметра.

Параметры объекта могут регулироваться автоматически. Системы автоматического регулирования состоят из трех групп устройств: 

I. измерения действитель­ного значения регулируемого параметра (цепи изме­рения);

II. задания тре­буемых значений регулируемого параметра и сравнения их с действительными значениями (регулятор);

III. воздействия на объект регулирования при отклонении регулируемого па­раметра от требуемого значения (цепи управления).

Рис.  .6. Схема системы автоматического регулирования.

В состав цепи изме­рения входят: чувствительный элемент ЧЭ, установленный на объекте регулирования, датчик Д, усилитель У.

Автоматический регулятор состоит из двух частей: задающего устройства  З и эле­мента сравнения ЭС.

Элемент сравнения автоматического регулятора:

· восприни­мает сигналы измерения действительного значения регулируе­мого параметра

· получает сигналы задатчика о требуемых значениях регулируемого параметра. Интенсивность сигналов задатчика и их последова­тельность определяются заранее установленной программой.

В состав цепи управления объектом регулирования входят: усилитель, реле, исполнительный механизм и т. д.

На всякое отклонение течения процесса в объекте регулирования от заданного автоматический регулятор отвечает образованием управляющего сигнала, направлен­ного на восстановление требуемого режима работы; если объект работает в заданном режиме — сигнал в цепи управления от­сутствует.

Элементы автоматической системы  также образуют замкнутую цепь: объект — датчик — элемент сравнения — усили­тель — исполнительный элемент — объект.

В замкнутую часть системы не входит задатчик, явля­ющийся носителем программы регулирования или задания.

Системы автоматического регулирования строятся на основе принципа обратной связи, сущность которого заключается в том, что управляющее воздей­ствие ставится в зависимость от того результата, который оно вызывает.

Под обратной связью понимают устройство, осущест­вляющее передачу воздействия с выхода системы или ее элементов на их входы. Такие связи (их может быть несколько в одной си­стеме) реализуются на основе измерительных устройств.

Обратные связи различают:

а) По роду действия

· Положи­тельные (ПОС). Сигнал поло­жительной обратной связи суммируется со входным сигналом систе­мы (элемента). Положительные обратные связи используют в усилителях. В системах управления положительная обрат­ная связь может приводить к нежелательным последствиям.

· Отрицательные (ООС). Сигнал отрицательной обратной связи вычитается из входно­го сигнала систе­мы (элемента). При этом расхождение между заданием и результатом работы системы уменьшается.

б) По исполнению: внешние и внутренние.

в) По времени (моменту) действия: жесткая   и гибкая.

Обратные связи, передающие сигналы, про­порциональные скорости, напряжению и т. д., получают названия по соответствующим величинам, т. е. по скорости, напряжению и т. д. Обратные связи могут осуществляться с помощью электриче­ских, механических и других соединений.

Функциональная схема системы автоматического регулирования.

Принцип работы регулятора основан на том, что регулируемое значение того или иного параметра (температуры, ско­рости, давления и т.д.) сравнивается с заданным значением. При недопустимом расхож­дении между этими величинами (ошибке Δ x) регулятор осуществляет воздействие на технологи­ческий процесс.

Рис.  .7. Функциональная схема замкнутой САР.

 

Рис.  .8. Пример реализации системы автоматического регулирования.

В качестве примера рассмотрим работу регулятора Ползунова (рис. 14, а), принцип действия которого заложен в основу большин­ства современных регуляторов.

При испарении воды через отверстие 6 её уровень в котле уменьшается. Измерительный элемент ИзЭ (поплавок) 2, опускаясь, перемещает тягу 3 и рычаг 4. Клапан 5 открывается, через водопровод 7 поступает вода. Тяга 3 и рычаг 4 и клапан 5 составляют испол­нительный элемент ИЭ. Объектом регулирования О является котел 1, регулируемым параметром — уровень воды Н. Предварительное значе­ние уровня устанавливается смещением поплавка вдоль его тяги (установка задания ЗЭ).

Поплавковые регуляторы нашли применение в карбюраторных двигателях, в системах водоснабжения, канализации и т. д.

 Автоматические регуляторы.

В зависимости от того, по какому закону должно изменяться значение регулируемого параметра, различают три вида автоматических регулято­ров: стабилизирующие, программные и следящие.

Стабилизирующий регулятор поддерживает параметры процесса постоянным. Требуемое значе­ние этого параметра вводится в регулятор путем настройки задатчика.

Программный регулятор изменяет величину параметра регулирования по заранее установленной программе. Программа изменения параметра в этом случае может быть задана графически, аналитически и т.д.

Следящий регулятор изменяет величину параметра регулирования в зависимости от изменения задающего параметра, вводимого извне.

В следящих системах значения задающего параметра, а, следовательно, и значения регулируемого параметра могут изменяться в широких пределах по произвольной, заранее неизвестной программе.