Alapfogalmak és meghatározások

Alapjai automatikus szabályozás elmélet

A fő célja az információs támogató rendszerek - olyan dinamikus információs modell az objektum, ami a jelenlegi állapot vagy az előző alkalommal.

Műszaki menedzser (folyamat) a tárgy általában fejleszteni csapat, a végrehajtás, amely céltudatos változás az objektum állapotát megfelel az előírt követelményeknek és korlátai.

Attól függően, hogy a gyártási automatizálás szinten a vezérlő objektum (OB): az a külön berendezés, gép, összeszerelés, folyamat területen, az eljárás vagy az üzem.

Állam az objektum vonatkozásában a kezelési célok határozzák meg a jelenlegi értékek Számos kontrollált változók, amelyek az úgynevezett szabályozott jellemzők az objektum.

Hatások kapott tárgyat a külső környezetet, és a nemkívánatos eltérések ellenőrzött változók, az úgynevezett zavaró hatások vagy zavar.

Változás a manipulált változó összhangban ellenőrzése céljából, például fenntartásuk állandó szinten, etetésével a tárgyat speciálisan szervezett ellenőrzési intézkedéseket.

Ellenőrzés is emberi beavatkozás nélkül, az úgynevezett automatikus. műszaki készülék, ebben az esetben vezérlési funkcióit végzi, - egy automatikus berendezés vagy egy vezérlőt (kontroller). Object-szabályozás és egy vezérlőt, amely összeköttetésben egymással alkotnak egy automatikus vezérlő rendszer.

A folyamat során a vezérlő információkat kap az aktuális kezelési célok, a jelenlegi állapotában a vezérlő objektum és környezete annak működését. Összhangban a kapott információt, a vezérlő generálja az ellenőrzési tevékenységet a tárgyat, hogy az irányítási célt sikerült elérni.

Sematikus ábrázolása az egyes elemek a rendszer (általában egy téglalap) és hatásai, mint vektorok ható a rendszer a külső környezettől, úgynevezett blokk diagramja egy automatikus vezérlő rendszer. Tekintettel a funkciók által végzett a rendszer elemei, minden ellenőrző rendszer tartalmaz legalább két fő elemből áll: a kezelt objektum, amely megelőzi a technikai (Technology) folyamat, és egy vezérlőt, elvégzi a folyamat vezérlő funkciót (az 1.1a). Egy olyan rendszer, amelynek egy ilyen struktúra működőképes legyen, ha az alábbi feltételek teljesülnek: a vezérlő objektum nem befolyásolja semmilyen zavar, a matematikai modell az objektum ismert bármely pillanatban az idő, a kívánt vezérlés a szabályozó algoritmus valósítható meg a kívánt pontossággal. Megsértése legalább az egyik ilyen körülmények között vezet eltérés a szabályozott mennyiséget a kívánt értéket. Ennek elkerülése érdekében vezessenek be további információs csatorna, amelyhez a vezérlő információkat kap a tényleges érték a szabályozott mennyiségű - visszajelzést. Ez lehetővé teszi a megjelenését a szabályozott mennyiséget a kívánt értéket eltérést vezérlő hordozhatnak további változást a kontroll intézkedés az objektumot, hogy úgy tűnik, hogy megszüntesse az eltérést (1b ábra).

Ábra. 1.1 - Egyszerű rendszerek ábrák: A - közvetlen ellenőrzése; b - visszacsatolásos szabályozás (elutasítás), itt:

x - az alapjel, XP - kontroll akciós a szabályozó szerv, a - vezérelt változó, # 955; - a zavar; KH - Controller - az ellenőrzési objektumot.

Csatornát, amelyet a termelés értéke az ellenőrzött mennyiségének a rendszer információkat továbbítja a vezérlő bemenet említett visszacsatoló csatorna. A visszacsatolási rendszer egy zárt áramkör, azonban az ilyen rendszerek úgynevezett zárt rendszerek (Fig.1.1 b). Ennek megfelelően, az ellenőrzési rendszer visszacsatolás nélkül az úgynevezett nyílt hurkú szabályozó rendszer (ábra. 1.1a).

Jellegétől függően a referencia jelet (referencia változó) ellenőrzési rendszer három csoportba sorolhatók:

1. stabilizációs. ha a referencia változó nem változik az idővel.

2. Szoftver Management. Ha a beállított előre ismert (determinisztikus) az idő függvényében.

3. Függő kontroll vagy követés. Ha a beállított nem definiált a jövőben az idő függvényében.

Management úgynevezett folyamatos. ha a változás a kontroll által tett intézkedéseket a vezérlő zajlik folyamatos változásának függvényében parancs változó és a szabályozott jellemző. Ha szakaszos vezérlő a kontroll akciós csak bármelyike ​​több lehetséges értékek (a határértéket - csak két értékek) vagy keletkezik a vezérlő által diszkrét idejű.

Diszkrét ellenőrzést alkalmaznak, ha a vezérlő algoritmus jellegű logikai feltételek; Ebben az esetben a vezérlő logika nevezzük. Logic vezérlés leggyakrabban használt az indítási mód, vagy az abba műszaki tárgy, ha szükség van egy bizonyos sorrendben, hogy fogadjon bizonyos motorok, szerkezetek, készülékek. A gyakorlatban a komplex műszaki (technológiai) tárgyak folyamatos és diszkrét vezérlők használhatók együtt.

Általában a teljes kontroll probléma elszigetelt feladata hatásának megszüntetése a cél ható vezérlő objektum ellenőrizetlen zavarok és hibák merültek fel a végrehajtás a technikai eszköz a szabályozó algoritmus. Ezt a problémát oldja a zárt szerkezet a rendszer, amely az úgynevezett automatikus vezérlés alrendszer. Ennek eredményeként a elválasztó vezérlési funkcióját a rendszer vezérlő egy hierarchikus rangsor két blokk:

- szabályozó egység végző ellenőrzési funkciók; ez általában az úgynevezett automata szabályozó vagy szabályozó;

- parancs egység generál parancs hatása a szabályozó úgy, hogy a szabályozás célját már elérték.

A figyelembe vett rendszer (. 1.2 ábra) lehet tekinteni egy kétszintű: az első (alsó) szint alkotja rendelet alrendszer; második - a parancs blokk, valamint a tárgy végzi szabályozás alrendszer. Ez a fajta kétszintű (többszintű) vezérlőrendszerek szerkezeteket nevezzük hierarchikus szerkezetének rendszerek.

Fig.1.2 - Diagram két-szintet szabályozó rendszer: KB - parancs blokk P - szabályozó, ON - szabályozó objektum X - hozzárendelés, u - manipulált változó, y - vezérelt változó, HR - szabályozó hatású, # 949; p - hibajel # 955; - zavar.

A hiba jel az idő függvényében: # 949, p (t) = az x (t) - y (t).

A korábbi sémák hiányos információt az állam az ellenőrzési rendszerek az objektum annak a ténynek köszönhető, hogy a vezérlő vezérli csak a szabályozási eltérés végeredményeként a fellépés különböző zavarokat a szabályozott rendszer. A vezérlő áramkör rendszer, amelyben a vezérlő megkapja további információt a zavar változás # 955; a (t), ábrán látható 1.3:

Ábra. 1.3. - A rendszer automatikus vezérlőrendszer zavar kompenzáció vagy kombinált.

Itt jelezzük HF - blokkolja a zavar kompenzáció # 955; a - offset felháborodást. Az ilyen rendszereket nevezzük ellenőrzési rendszerek zavarok vagy kombinált kompenzáció.

Systems több zárt kontúrok úgynevezett multi-loop. A automatizálási gyakorlat bizonyos esetekben elfogadható a szabályozás minősége érhető el, és mivel a parancs blokk, azaz a x (t) = u (t). Systems egyetlen zárt hívják egykörös.

Az objektum a folyamatot nevezik szabályozó berendezés, assembly vagy gépi, amelyben a szabályozási folyamatban egy vagy több fizikai paraméterek. A vezérelt változtatható vagy beállítható nevezett paraméterrel fizikai mennyiség (hőmérséklet, nyomás, áramlás, szint, stb), amely értéket kell állandó értéken tartjuk, vagy megváltozott a program által. Szabályozási Impact említett hatás a szabályozás tárgya szerint a szabályozó.

Tárgyak szabályozás azzal jellemezve, hogy folyamatosan áramlik rajta anyag vagy energia. Az összegek az anyag vagy energia áramlik át a tárgyat vagy kivonják egy tárgy, az úgynevezett terhelést. lángváltás változást eredményez a szabályozott paraméter fenntartani a szabályozott jellemző egy előre meghatározott szinten, meg kell változtatni a beáramló egy anyag vagy energia egy tárgy szerint az új értéket a terhelés objektumot.

A kapacitás a szabályozott rendszer a mennyiség abban foglalt egy adott pillanatban az anyag vagy energia.

A legkedvezőtlenebb körülmények szabályozása céljából kerül sor instant (lépésenkénti) közötti egyensúlyhiányt az érkezési és az arány anyagok vagy energia szabályozás létesítmény. A görbe, amely azt mutatja, hogy a szabályozott jellemző a t idő után hirtelen perturbáció (változás), és a ki szabályozóval, az úgynevezett tranziens válasz a tárgy vagy gyorsulási görbe (ábra. 1.4).

Ábra. 1.4. Tranziens válasz odnoemkostnogo objektum

Egyes tárgyak sérti a egyenlőség és a beáramló anyag vagy energia áramlását vezérelt változó veszi egy új, állandó, anélkül, hogy külső beavatkozás. Az ilyen tárgyak képesek önszabályozás, hívják statikus. A tárgyak, amelyek a tulajdonságok önterülő, bármilyen változás a vezérlő paraméter nincs káros hatással a beáramlási vagy áramlási szerek (energia), ahol a paraméter folyamatosan változtatható, ilyen tárgyak nevezzük asztatikus.

Tranziens válasz odnoemkostnogo objektum önterülő egy olyan megoldás, hogy a differenciálegyenlet:

- kimeneti érték ellenőrzött objektum;

- értékét a bemeneti változó a szabályozott rendszer;

A fentiekkel összhangban, amikor

a fenti egyenletben van értelme tranziens válasz, és az oldathoz a = 0 az a forma:

Tranziens válasz ábrán látható. 4 (b) .mozhet közelíthetjük egyenlet az átviteli függvény

ahol: T - időállandó;

p - műveletek közötti bemeneti és kimeneti jelek;

- kimeneti érték ellenőrzött objektum;

- értékét a bemeneti változó a szabályozott rendszer;

k - az erősítés (átvitel).

A lépés válasz odnoemkostnyh tárgyak (ábra4) képviseli az exponenciális. Exponent van egy tulajdonság, amelyben a húzott érintő bármely pont, vágják a megfelelő sorban az új állandósult állapothoz tartozó érték az ellenőrzött paraméter, azonos szegmensek. Ezek időintervallumokban T nevezik időállandója a szabályozott rendszer. Fizikai T időállandó a következő: az időt, amely alatt a beállítási paraméterek megváltoztatása során önterülő állandó sebességgel, változtatni a jelenlegi értéket, amíg egy állandó (potenciális).

Tovább érték jellemző az irányítás tárgya egy együttható. Az erősítés k számát mutatja, ahányszor az változás az ellenőrzött paraméter (kimeneti érték) nagyobb, mint a változás a bemenő mennyiség - szabályozó hatások az átmenet az egyik állandósult érték egy másik vezérlési paraméter.

Az automatikus ellenőrző rendszer változásának paraméternek nem indul meg azonnal, de miután egy bizonyos ideig kezdete után a zavar. Szükség van egy bizonyos ideig, mielőtt az elmozdulás a szabályozó. Kezdve elmozdulás szabályozó is nem vezet azonnali változást a szabályozott paraméter. Ezt a jelenséget nevezzük a késedelem. Kétféle késleltetés: a tisztán késés és kapacitás.

Nettó lag (szállítás, közlekedés és távolság) - az idő, amely alatt a beállítási paraméterek kezdete után a zavarások nem változik (1.5 ábra b).

Adapter (kapacitás) késleltetés fordul elő mnogoemkostnyh objektumok, amikor több konténerek vannak összekapcsolva sorba különféle ellenállás (termikus, hidraulikus és hasonlók), ami lassulása az átmenet az egyik tartályból energia vagy anyag egy másik.

Normális esetben, ha meghatározzuk átmenet jellemzőit szabályozott rendszerek úgy működnek, a teljes késleltetés

ahol - míg a tiszta késleltetés;

- az átmenet késleltetést.

Ábra. 1.5. Ugrásválasz egy statikus objektumot késleltetéssel

Példa statikus tárgy önterülő.

Az állandósult üzemben, egy adott üzemanyag-ellátás, a gőznyomás a kazándob Rho (yo). Amikor a tüzelőanyag-növekedés van növelve, és egyenlővé válik P1 (yo), azaz ismét állandósult állapotot ért el, de más szinten. Ez az új egyensúlyi helyzet érhető el anélkül, hogy a vezérlő (ábra. 1.6).

Ábra 1.6. statikus tárgy gyorsulási görbét. vezérelt rendszert a kazán dob. Y - változtatható mennyiségű gőz nyomásának a kazándob P. # 964; ck - szállítási késedelem, # 964; elhárítás - kapacitív késedelem T0 - állandó gyorsulási idő, Tr - idő gyorsítás a szabályozott rendszer.

Egy példa egy objektumot anélkül önterülő lehet a víz szintjét a kazánban dob (ábra. 1.7). A drámai növekedése a tápvíz a kazándob a szintet (H) növeli a dobban. Steam flow a kazán változatlan marad, és a víz beáramlása folytatódik, így H szintje megemelkedik.

Ábra. 1.7. gyorsulási görbe asztatikus objektumot. vezérelt rendszer - a kazán dob. Y - vezérelt változó, a vízszint a kazándob H # 964; ck - szállítási késedelem, # 964; elhárítás - kapacitív késedelem T0 - állandó gyorsulási idő, Tr - idő gyorsítás a szabályozott rendszer.

stabil működése a rendszer ellenőrzés nélkül lehetetlen asztatikus objektumot.