Затворени системи за автоматично управление

Затворени автоматични системи за управление (ACS) се различават от отворените вериги в използваното оборудване и в пълнотата на автоматизацията. При отворен ACS, главното устройство (включително контролното оборудване) не получава информация за действителния режим на работа на електрическата инсталация (задвижващ двигател, работеща машина).

В затворен АСУБ се предава информация към управляващите елементи, което е придружено от подаване на подходящи командни сигнали. Веригата, която предава такава информация, затваря контролния контур, образувайки затворен ACS или ACS с обратна връзка.

Разликата между затворен и отворен ACS може да се обясни с примера за управление на скоростта на електродвигател в системата генератор-двигател (G-D). При отворен ACS (фиг. 1, а) зададената скорост на електродвигателя се задава ръчно от потенциометър P. Регулирането на скоростта се извършва визуално от тахометър, който се захранва от TG тахогенератора. Всяко отклонение на скоростта от зададеното се елиминира от оператора чрез действие върху плъзгача на потенциометъра.

В затворена ACS (фиг. 1, б) котвата на TG тахогенератора е включена във веригата за възбуждане на генератора OVG, създавайки затворена система или система с обратна връзка (в този случай с обратна връзка по скоростта).

Ориз. 1. Верига за управление на електродвигател в системата G -M: a — отворен ACS, b — затворен ACS

Токът, генериран от тахогенератора (Азtg) в затворена верига, насочена към тока на потенциометъра (Азn) и полученият ток действа във веригата, равен на геометричната разлика на тези токове. Използвайки плъзгача на потенциометъра, операторът задава стойността на получения ток във възбуждащата намотка на OVG, при която се осигурява съответната скорост на електродвигателя. Тук ролята на оператора приключва. В бъдеще системата автоматично поддържа зададения режим на работа на електрическото задвижване с определена точност.

Да предположим, че в резултат на скока на натоварването скоростта на електродвигателя е намаляла в сравнение с посочената. Намаляването на скоростта е придружено от съответно намаляване на скоростта на тахогенератора и напрежението на неговите клеми. Това от своя страна ще доведе до намаляване на тока Азtg във веригата за обратна връзка и в определено положение на плъзгача на потенциометъра — увеличаване на получения ток в намотката на възбуждане на генератора. Напрежението в генератора и скоростта на електродвигателя ще се увеличат съответно.

Процесът на увеличаване на скоростта и напрежението ще продължи, докато токът във веригата за обратна връзка достигне зададената стойност, а скоростта на електродвигателя достигне зададената стойност.

При анализа на системите за автоматично управление, функционални диаграми… На фиг. 2 предавания функционална схема на ACSкоято включва следните елементи:

1 — главно устройство, което задава режима на работа, дава команда, начален импулс или сигнал,

2 — елемент на сравнение. Той включва сигнала X1 от главния, сигнала X0, който определя скоростта или нивото на контролираната стойност. Като се вземе предвид сигналът от деветия основен елемент за обратна връзка, елемент 2 сравнява получените сигнали и изпраща допълнително коригирания сигнал X2,

3 — трансформиращият елемент, сигналът op го трансформира в друга форма, по -удобна за по -нататъшно предаване. Например, сигналът X2 се подава под формата на хидравлично (пневматично, механично) налягане.Елемент 3 го преобразува в електрически ток. Тъй като този вид трансформация може да изисква допълнителна енергия, тогава елемент 3 е свързан с енергиен източник на PE,

4 — сумиращ елемент, той получава два сигнала: X3 и X8 от коригиращия елемент (елемент на паметта) 8. Тези сигнали се сумират от елемент 4 и се изпращат до следващия елемент,

5 — усилващ елемент, входният сигнал X1 може да е слаб и трябва да бъде усилен за последващо предаване. Това става чрез елемент 5, който е свързан към PE източника на енергия,

6 — изпълнителен елемент, изпълнява получения сигнал (електродвигател, електромагнитно реле, серво мотор),

7 — регулируем обект или работеща машина.

Ориз. 2. Функционална схема на ACS

Всеки елемент за автоматизация е преобразувател на енергия, на входа на който се подава стойността X ‘, а стойността X се премахва от изхода. «За всеки елемент в стационарно състояние има известна зависимост X» (X’), наречена статична характеристика.

Затворената автоматична система за управление се характеризира с наличието на обратна връзка; тя има поне една обратна връзка, свързваща изхода на системата към нейния вход. Освен това може да има т.нар вътрешни отзивисвързване на изхода и входа на отделни елементи на ACS.

Обратната връзка е разделена на твърда и гъвкава. Твърдите ограничения действат както в преходни, така и в стационарни режими на работа на системата, гъвкави — само в преходни. Разграничете положителните и отрицателните отзиви. С увеличаване на регулираната стойност положителната връзка я увеличава още повече, а отрицателната, напротив, намалява. Обратните връзки могат да предават сигнали, пропорционални на ъгъла на въртене, скоростта, напрежението, тока и т.н. и съответно се наричат ​​обратни връзки за ъгъл, скорост, напрежение, ток. За повече подробности вижте тук: Елементи на системите за автоматизация

Според принципа на работа ACS могат да бъдат разделени на три групи:

• непрекъснато действие, при което връзката между контролираните и зададените стойности не е нарушена,

• импулсно действие, при което връзката между контролираните и зададените стойности се осъществява на равни интервали,

• релейно действие, при което комуникацията се осъществява само когато дадена стойност достигне определена стойност.

В зависимост от закона, според който дадена стойност се променя с течение на времето, ACS може също да бъде разделен на три групи:

• системи с постоянна или ниска стойност на зададена стойност, в която автоматично управляваната стойност се поддържа постоянна. Това са стабилизационни системи, които по същество са автоматични системи за управление (ACS),

• системи, в които целевата стойност се променя според определена, предварително определена програма. Това е софтуерна система за управление,

• системи, в които дадена стойност може да варира в широки граници и според произволен закон, т.е. системи за проследяване.