Принцип управления по отклонению

Принцип управления по отклонению применяется в системах автоматического управления, в которых управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины. Частным случаем такой системы является система автоматического регулирования (САР), предназначенная для автоматического поддержания заданных значений какой-либо физической величины в заранее установленных пределах.

Работу необходимо производить в следующей последовательности:

- измерить физическую величину, подлежащую регулированию;

- сравнить измеренное значение с заданным и воздействовать на объект регулирования таким образом, чтобы разность между измеренным и заданным значением была бы возможно меньше.

Все эти функции выполняет регулятор. Регулятор – это устройство, обеспечивающее заданный режим работы регулируемого объекта.

Регулируемый объект – агрегат, в котором протекает процесс регулирования, например котёл или приточная камера. Физическую величину, которую необходимо регулировать, называют регулируемой величиной, например, это давление, температура и др. Регулируемый объект и регулятор составляют систему автоматического регулирования.

На объект регулирования (рис. 1.2) поступают возмущающие воздействия f₁, f₂ … f_n – все внешние факторы, приводящие к отклонению регулируемой величины. Состояние объекта характеризуется выходной (регулируемой) величиной x (t). Регулируемая величина воспринимается чувствительным элементом ЧЭ и поступает на элемент сравнения ЭС, сюда же поступает и сигнал с задающего устройства ЗУ. Разность этих сигналов или отклонение через усилитель-преобразователь УП воздействует на исполнительный механизм ИМ, откуда в виде регулирующего воздействия y (t) с помощью регулирующего органа РО – на объект регулирования. Из рис. 1.2 видно, что замкнутая система автоматического регулирования имеет обратную связь между выходом объекта регулирования и входом регулятора. Эту связь называют главной, она всегда отрицательна, поскольку её сигнал ослабляет действие основного входного сигнала и влияние возмущающих воздействий. Рассмотренный выше принцип управления основан на использовании отклонения регулируемой величины от заданной.

Рис. 1.2. Функциональная схема системы автоматического регулирования по отклонению

Часто в регулятор для улучшения процесса регулирования вводят дополнительные обратные связи, которые создают дополнительные замкнутые контуры регулятора. Чувствительный элемент (датчик) системы автоматического регулирования воспринимает текущее значение регулируемой величины и преобразует её в величину, удобную для передачи и усиления. К первичным преобразователям относятся, например различные датчики уровня, положения, температуры и др.

Элемент сравнения предназначен для сравнения текущего значения регулируемой величины с заданным значением и выработки сигнала ошибки.

Усилитель усиливает и преобразует сигнал ошибки. В системах автоматического регулирования применяют различные усилители: гидравлические, пневматические, электрические.

Исполнительный механизм приводит в движение регулирующий орган, который в свою очередь воздействует на объект регулирования таким образом, чтобы уменьшить отклонение регулируемой величины. В устройствах автоматики регулирующий орган чаще всего составляет единое целое с исполнительным механизмом.

При наличии усилительно-преобразовательного звена, использующего энергию извне, регулятор называют регулятором непрямого действия. В некоторых регуляторах усилитель-преобразователь может отсутствовать. Такие регуляторы называют регуляторами прямого действия.

По виду внешней используемой энергии регуляторы могут быть электрическими, гидравлическими или пневматическими.