Tehnoloogiliste parameetrite intelligentne reguleerimine. Tüüpilised skeemid tehnoloogiliste muutujate automaatseks juhtimiseks (voolukiirus, rõhk, temperatuur, tase, kontsentratsioon jne). Automaatjuhtimissüsteemi tööpõhimõte ja elemendid

Ärakiri

1 Vene Föderatsiooni üld- ja kutsehariduse ministeerium Tveri Riiklik Tehnikaülikool V.F. Komissarkik Tehnoloogiliste protsesside automaatne reguleerimine Õpik Tver

2 UDK 6.5 Tehnoloogiliste protsesside automaatreguleerimine: õpik Teine trükk, laiendatud / V.F. komissar; Tveri Riiklik Tehnikaülikool, Tver, 48p. Vaadeldakse erinevat tüüpi tehnoloogiliste protsesside automaatjuhtimissüsteemide arvutamise meetodeid. Mõeldud eriala üliõpilastele. "Tehnoloogiliste protsesside ja tootmise automatiseerimine", kui nad uurivad samanimelist distsipliini. Koostatud Tveri Riikliku Tehnikaülikooli tehnoloogiliste protsesside automatiseerimise osakonnas.

3 3 Sissejuhatus Üks olulisemaid ülesandeid tehnoloogiliste protsesside automatiseerimisel on automaatjuhtimine, mille eesmärk on hoida kontrollitavate muutujate seadistusväärtuse stabiliseerumise püsivust või nende muutumist vastavalt ajas seatud seadusele, programmeeritud juhtimine automaatjuhtimisega. nõutav täpsus, mis võimaldab tagada vajaliku kvaliteediga toodangu, samuti tehnoloogiliste seadmete ohutu ja säästliku töö. Kontrollitavad muutujad on tavaliselt töötase, temperatuur, rõhk, voolukiirus või kvaliteetniiskus, tihedus, viskoossus, koostis jne. aparaadi materjali- või energiabilanssi ja toote omadusi iseloomustavate tehnoloogiliste protsesside toimimise näitajad. Automaatjuhtimise ülesanne realiseeritakse automaatjuhtimissüsteemide ACP abil. Suletud ACP plokkskeem on näidatud joonisel .. F PO x VÕI S P - tagasi Joon.

4 4 Joonisel. märgitud: VÕI on reguleerimise objekt, tehnoloogiline protsess või aparaat; y on reguleeritav muutuja; х regulatiivne mõju, mille abil toimub reguleerimisprotsess. Reguleerivad mõjud on tavaliselt vedelate, gaasiliste, lahtiste tahkete ainete voolukiirused; RO on reguleeriv tööorgan, mille abil muudetakse energiaaine tarbimist. Vedelate ja gaasiliste kehade voolukiiruse muutmiseks kasutatakse laialdaselt drosseltüüpi muutuva voolualaga töökehi; S on täiturmehhanismi asend, mida mõõdetakse tavaliselt RO käigu protsendina, näiteks klapivarre liikumine või klapi pöörlemine. Kuna regulatiivmeedet x reeglina ei mõõdeta, võetakse regulatiivmeetmena tavaliselt S, mis viitab RO-le reguleerimise objektile; F- häirivad mõjud, mis mõjutavad kontrollitava muutuja väärtust; Р - automaatregulaator - elementide komplekt, mis on loodud reguleerimisprobleemi lahendamiseks; set - juhitava muutuja seatud väärtus, mida regulaator peab säilitama; - komparaator, mis genereerib vea mittevastavuse signaali: tagasi.Näiteks joonisel fig. näitab toote θ pr temperatuuri reguleerimise skeemi soojusvaheti väljalaskeava juures, muutes soojuskandja G toidet.

5 5 G pr θ pr R G Joon Üks peamisi häireid selles süsteemis on kuumutatud toote voolukiirus G pr Suletud ACP-s on reguleerimise põhjuseks vea tekkimine. Selle ilmumisel muudab regulaator reguleerimistoimingut x, kuni viga ideaalses süsteemis on täielikult kõrvaldatud. Seega on ACP loodud kontrollitava muutuja hoidmiseks etteantud tasemel koos häirivate mõjude kõikumisega teatud piirides. Teisisõnu, regulaatori põhiülesanne on ebakõla kõrvaldamine regulatiivset tegevust muutes. Suletud ACP kõige olulisem eelis on see, et see reageerib mis tahes häiretele, mis põhjustavad mittevastavust. Samal ajal on sellised süsteemid põhimõtteliselt omased regulatsiooniveale, alates selle esinemisest

6 6 mittevastavus eelneb alati selle kõrvaldamisele ja lisaks võib suletud ACP teatud tingimustel muutuda ebastabiilseks. Peamised ülesanded, mis AKV arvutamisel tekivad, on järgmised: Reguleerimisobjekti matemaatiline kirjeldus;. Automaatjuhtimissüsteemi struktuuriskeemi, regulaatori tüübi ja reguleerimise kvaliteedi nõuete kujundamise põhjendamine; 3. Regulaatori seadistuste arvutamine; 4. Süsteemi reguleerimise kvaliteedi analüüs. Suletud ACP arvutamise eesmärk on tagada reguleerimise nõutav kvaliteet. Reguleerimise kvaliteedi all peame silmas indikaatorite väärtusi, mis iseloomustavad siirdeprotsessi kõvera kuju suletud ACP-s, mille sisendis on astmeline efekt. Joonisel fig. 3. Suletud ahelaga süsteemi ajutine reaktsioon piki seadistuste tegevusliini kanalit y fakt joonisel fig. 3a kajastab juhitava muutuja ülemineku olemust ühelt püsiseisundi väärtuselt teisele. x a y ass b y id y fact y fact y id Joon. 3.

7 7 Ideaalne oleks, kui see üleminek toimuks järsult line y id Mööduv reaktsioon piki reguleeriva tegevusliini y kanalit joonisel fig. 3b peegeldab süsteemi poolt häirete mahasurumise protsessi. Ideaalis ei reageeriks süsteem liinihäirele id juures üldse. Selles juhendis käsitletakse tüüpiliste ACP arvutamisel tekkivate eri tüüpi probleemide lahendamise meetodeid, mida kasutatakse tehnoloogiliste protsesside automatiseerimise praktikas .. Juhtobjektide matemaatiline kirjeldus [4] .. Juhtimisobjektide peamised omadused ja omadused Juhtobjekt võib olla ühes kahest olekust: staatiline või dünaamiline. Staatiline on püsiseisundi režiim, milles objekti sisend- ja väljundväärtused on aja jooksul konstantsed. See määratlus kehtib stabiilsete staatiliste objektide puhul. Dünaamika on objekti väljundmuutuja ajaline muutus, mis on tingitud sisendmuutuja muutumisest või nullist erineva algtingimuste muutumisest. Kontrollitavate objektide staatilised omadused Kontrollitava objekti käitumist staatikas iseloomustab staatiline karakteristik "sisend-väljund", mis esindab väljundi ja sisendmuutujate püsiseisundi väärtuste suhet: f set ct Lineaarne ja mittelineaarne objekte eristatakse staatiliste omaduste tüübi järgi. Lineaarse objekti staatiline karakteristik kujutab sirget, mis läbib võrrandiga alguspunkti

8 8 K K b võrrandiga karakteristikku, mis ei läbi alguspunkti, saab taandada lineaarseks, tähistades b ". Objektid, mille staatilised omadused erinevad sirgjoonest, on mittelineaarsed. Staatilise karakteristiku α kalle, mis on võrdne väljundmuutuja tuletist sisendi suhtes nimetatakse objekti staatiliseks ülekandeteguriks: K lim gα Koefitsiendil K on mõõde: väljundmuutuja ühikud sisendtoimingu ühiku kohta Füüsiline tähendus: muutus juhitav muutuja sisendtoimingu ühiku kohta ehk ülekandekoefitsient iseloomustab staatilise karakteristiku järsust funktsioon x Lineaarsete objektide puhul Ku / konstant, mittelineaarsel K on ACP arvutamisel tavaliselt lineariseeritakse mittelineaarsed karakteristikud Tangensi lineariseerimine laialdaselt kasutusel on Taylori rea laiendus lineaarsel lähendusel Olgu x, y punkt, mille läheduses funktsioon f lineariseeritakse Arvestades ddd leiame d Lineariseeritud võrrandi kasutamisel järeldub sellest arvestage, et lineariseerimise täpsus väheneb inkrementi väärtuse suurenedes, mistõttu puutuja lineariseerimine kehtib ainult

9 9 punkti x piisavalt väike ümbrus. Lisaks, kuna avaldis sisaldab funktsiooni f tuletist, sobib see lineariseerimismeetod ainult diferentseeruvate funktsioonide jaoks. Reguleeritud objektide dünaamilised omadused. Diferentsiaalvõrrand Kontrollitavate objektide peamine dünaamiline omadus on diferentsiaalvõrrand. Objekte saab kirjeldada kahte tüüpi diferentsiaalvõrranditega: tavalised diferentsiaalvõrrandid ja osadiferentsiaalvõrrandid. Tavalised diferentsiaalvõrrandid kirjeldavad koondunud parameetritega objekte, mida võib tinglikult pidada ideaalse hetkelise segunemisega konteineriteks. Muutujad sellistes objektides sõltuvad ainult ajast ja ei sõltu muutuja mõõtepunkti koordinaatidest. Osadiferentsiaalvõrrandid kirjeldavad hajutatud parameetritega objekte.Füüsiliselt on need tavaliselt seadmed, mille üks koordinaat on teistest palju suurem, näiteks toru-torus soojusvaheti, kolonni tüüpi seadmed jne. , muutujate väärtused ei sõltu mitte ainult ajast, vaid ka muutujate mõõtmispunkti koordinaatidest, seetõttu ei sisalda diferentsiaalvõrrandid mitte ainult tuletisi aja, vaid ka koordinaatide suhtes. Tavaliselt on arvutustes osadiferentsiaalvõrrandid lähendatud tavaliste diferentsiaalvõrrandite süsteemiga. Järgnevalt käsitleme objekte, mida kirjeldavad tavalised diferentsiaalvõrrandid kujul: d n n n n< n n n d d m d d L bm L b ; m, m d d

10 kus n on vasaku külje järjekord ja kogu võrrand tervikuna, m on parema külje järjekord. Kuna reaalsed regulatsiooniobjektid kujutavad endast inertsiaalseid seoseid, siis alati m

11 Laplace'i teisenduse põhiomadused. Argumendi viivitus τ-ga vastab kujutise korrutamisele τ-ga e. Originaali nihke teoreem, s.o. L e τ (τ) 4 See omadus võimaldab leida mahajäänud argumendiga diferentsiaalvõrrandi kujutisi Algse diferentseerimine null algtingimustel vastab kujutise korrutamisele p-ga: d L d, seega formaalselt muutuja p võib pidada eristumise sümboliks. Staatikas r. Üldjuhul d L d 5 Kuna integreerimine on diferentseerimise pöördtegevus, vastab originaali integreerimine pildi jagamisele p-ga: (d) L / Omadus 5 võimaldab kirjutada diferentsiaalvõrrandi Laplace'i kujutise: nnnnm L bm L b Seega kujutab diferentsiaalvõrrandi Laplace'i kujutis algebralist avaldist, mida saab lahendada väljundmuutuja ur kujutise suhtes ja seejärel minna pildilt tagasi originaali. Seda toimingut nimetatakse Laplace'i pöördteisenduseks ja seda tähistatakse operaatoriga L () L:

12 Laplace'i pöördteisendus määratakse integraaliga α j π e d j α j Et hõlbustada kujutise leidmist originaalist ja originaali leidmist pildilt, on koostatud originaalide ja nende kujutiste vahelised vastavustabelid lihtsamate funktsioonide jaoks. Need tabelid on saadaval Laplace'i teisendusjuhendites ja juhtimisteooria õpikutes. Keeruliste piltide originaalide leidmiseks kasutage kujutise lihtmurdudeks jaotamise valemit. cm p Väljundmuutuja Laplace'i kujutise ja sisendmuutuja kujutise suhet null algtingimustel nimetatakse ülekandefunktsiooniks W bm nmn L b L kujul: või kuna b saab ülekandefunktsiooni kirjutada. in b WLL mmnn B, A kus Ap ja Bp on vastavalt p järku n ja m polünoomid. Milline on seos ülekandefunktsiooni ja staatilise ülekandesuhte vahel? Ülekandefunktsioon on dünaamiline karakteristik, ülekandesuhe on staatiline karakteristik. Rest Static on liikumisdünaamika erijuhtum. Järelikult on K staatikas W erijuht. Kuna staatikas p, siis K W 6

13 3 Ajakarakteristikud Objekti ajalise iseloomuga tunnuseks on tema reaktsioon tüüpilisele aperioodilisele signaalile. Kõige sagedamini kasutatakse sisendsignaalidena astmefunktsiooni või selle tuletist - δ - funktsiooni. Objekti või mis tahes dünaamilise lingi vastust ühikamplituudiga astmefunktsioonile ehk ühikastmefunktsioonile nimetatakse lingi h objekti siirdekarakteristikuks. Objekti reaktsiooni suvalise amplituudiga x sammule nimetatakse joonisel 4 objekti kiirenduskõveraks. Kiirenduskõveralt y mööduva reaktsiooni saamiseks tuleks iga kiirenduskõvera ordinaat jagada sammu amplituudiga: h / joon. 4. Joon. 5. Objekti reaktsiooni δ funktsioonile reaalsetes tingimustes lõpliku kestuse ja amplituudiga impulsile, näiteks ristkülikukujuliseks, nimetatakse juhtobjekti kaalufunktsiooni impulssreaktsiooniks Joon. 5.

14 4 Sageduskarakteristikud Määrake objekti käitumine sageduspiirkonnas, kui selle sisendisse rakendatakse harmoonilist signaali: m sin, kus πf π / on signaali ringsagedus, f on sagedus, on signaali kordusperiood, xm on signaali amplituud. Lineaarse objekti väljundis tekivad ka sama sagedusega harmoonilised võnked, kuid erineva amplituudi ja faasiga Joon. 6: ϕ m ϕ; 36, j m m ϕ j Joon. 6. Joon. 7. M ja ϕ väärtused sõltuvad sisendsignaali sagedusest. Kuna oleme huvitatud kahe amplituudi ja faasi väärtuse korraga muutmisest, on mugav arvestada sageduskarakteristikuid komplekstasandil. Harmooniline sisendsignaal on kujutatud komplekstasandil vektoriga j, mille mooduli pikkus on võrdne amplituudiga х m ja argumendi kaldenurk on võrdne võnkefaasiga Joon. 7: j m e j Sümbol tähendab antud juhul "kujutatud".

15 5 Samamoodi on objekti väljundsignaali kujutatud komplekstasandil vektoriga j: m e j ϕ j Pilte j ja j nimetatakse harmooniliste signaalide Fourier' spektrite Fourier kujutisteks ja. Väljundharmoonilise signaali Fourier kujutiste suhet sisendisse nimetatakse FPF-i sageduse ülekandefunktsiooniks või kompleksseks sageduskarakteristikuks W j: jm jϕ W jejm A e jϕ sisendsignaalid sagedusel. Ülekandefunktsioon on kompleksmuutuja α j funktsioon. Sageduse ülekandefunktsioon on kujuteldava muutuja j funktsioon. Järelikult on sageduse ülekandefunktsioon ülekandefunktsiooni erijuhtum, kui muutuja p omandab puhtalt imaginaarse väärtuse j. Seetõttu saab formaalselt sageduse ülekandefunktsiooni avaldise leida, kui asendada ülekandefunktsioonis W muutuja p j-ga, s.o. oletades j: bm W j j n m j n LL b LL Mis vahe on ülekandefunktsioonil ja sageduse ülekandefunktsioonil? Ülekandefunktsioon peegeldab juhtobjekti või mis tahes dünaamilise lingi käitumist dünaamikas suvalise sisendtoimingu vormiga. Sagedusülekande funktsioon peegeldab

16 6 Sideobjekti käitumine ainult harmooniliste vibratsioonide püsiseisundis. Seega on sageduse ülekandefunktsioon ülekandefunktsiooni erijuht samamoodi nagu imaginaarne muutuja on kompleksmuutuja p erijuht. j on Sagedusülekande funktsioon on kirjutatud algebralises vormis Descartes'i koordinaatides: W j P jq, [W j]; Q Jm [W j], P Re või polaarkoordinaatide eksponentsiaalsel kujul: W j W j A e jϕ [W j] A W j; ϕ rg Vektori W j hodograafi graafikut, mida kirjeldab vektori lõpp sageduse muutumisel o-st o-ni, nimetatakse AFC amplituud-faasikarakteristikuks. AFC näitab, kuidas amplituudisuhted ja faasinihe väljund- ja sisendsignaalide vahel muutuvad koos sisendsignaali sageduse muutumisega joonisel fig. 8. Väljund- ja sisendsignaalide A amplituudide suhte ning väljund- ja sisendsignaalide vahelise faasinihke ϕ sõltuvusi sagedusest nimetatakse vastavalt amplituud-sagedus-AFC ja faas-sageduslik faasi-sageduskarakteristikud, Joon. 9. AFC sisaldab lingiobjekti kohta sama teavet, mis AFC ja PFC koos. j A ϕ ϕ A Joon. 8. Joon. üheksa.

17 7 Reguleeritud objektide põhiomadused. Koormus Koormus on aine või energia hulk, mis võetakse kontrollitavast objektist töötamise ajal. Koormuse muutus on reeglina juhtimissüsteemis peamine häiriv mõju, kuna põhjustab objekti energiaaine sisse- ja väljavoolu tasakaalustamatust, mis põhjustab kontrollitava muutuja muutumise, näiteks vedeliku taseme mahutis Joon. Q pr H Q st Joon .. Lisaks toob koormuse muutus kaasa objekti dünaamiliste omaduste muutumise. Näiteks nõusse, kus on täiuslik riisi segamine. ajakonstant on võrdne paagis hoitava vedeliku mahu ja koormuse suhtega, s.o. selle objekti ajakonstant on pöördvõrdeline koormusega. Mahtuvus Mahtuvus on energia hulk, mida objekt on võimeline akumuleerima. Mahutavus iseloomustab juhitava objekti inertsust. Reguleeritud objektid võivad olla ühe- ja mitmemahulised. Mitme konteineriga objektid koosnevad kahest või enamast konteinerist, mis on üksteisest eraldatud

18 8 üleminekutakistust. Mahutite arv määrab objekti diferentsiaalvõrrandi järjekorra. Näiteks anum vedelikuga joonisel fig. kuulub ühemahuliste objektide hulka. Kolme mahutavusega objekti näide on joonisel kujutatud kesta ja toruga soojusvaheti, milles kuumutatud vedelik saab soojust läbi torude seinte jahutusvedelikust. Esimene mahuti on rõngakujulises ruumis kuumutatud vedelikus olev soojushulk. Teine konteiner on torude sees oleva jahutusvedeliku soojushulk. Kolmas võimsus on soojushulk torude seintes, see võimsus on tavaliselt ülejäänutega võrreldes väike ja see jäetakse tähelepanuta. Isetasanduv Objekti isetasanduv võime taastada tasakaal energiaaine sisse- ja väljavoolu vahel, mis on tingitud kontrollitava muutuja muutumisest, mis on tingitud kontrollobjekti sisemisest negatiivsest tagasisidest. Näiteks tasuta äravooluga konteineris riis. sissevoolu suurenemisega tase tõuseb ja tänu sellele vooluhulk suureneb kuni tasakaal sissevoolu ja väljavoolu vahel taastub. Mida suurem on isetasanduv väärtus, seda vähem hälbib juhitav muutuja häirete mõjul. Seega muudab isetasandumine automaatregulaatori töö lihtsamaks. Olenevalt isetasanduvuse suurusest saab juhtobjektid jagada positiivse, nulli ja negatiivse isetasandumisega objektideks. Dünaamilisest vaatenurgast on positiivse isetasandumisega objektid stabiilsed inertsiaalsed lülid. Nende mööduvad omadused lõpevad püsiseisundis.

19 9 sektsioon, milles juhitav muutuja peatub ja peatub muutumise Joonis, kõver. 3 Joon Kvantitatiivselt iseloomustab isetasanduvat väärtust isetasanduv koefitsient ρ, mis kujutab väärtuse moodulit pöördvõrdeliselt objekti staatilise ülekandeteguriga: ρ K Isetasanduv koefitsient näitab, kui palju sisendmuutuja objekti väärtus peab muutuma, et väljund muutuks ühe võrra. Lineaarsetel objektidel on konstantsed isetasanduvad ρ miinused, mittelineaarsed muutujad ρ Vr. Objektid, millel puudub isejoondumine, null isejoondumisega objektid hõlmavad nn neutraalseid või astaatilisi objekte, mis kujutavad integreerivaid linke dünaamilisest vaatepunktist. Muudatused juhitavas muutujas sellistes objektides võivad olla nii suured kui soovitakse. Näide neutraalsest

20 objektil on sundtühjendamisega konteiner. Joonisel fig. Siin, Qpr Q st, tõuseb tase konteineri ülevooluni või langeb nullini. Q pr H Q st Joon. Sissevoolu ja äravoolu võrdsuse korral võib selline objekt olla tasakaalus iga juhitava muutuja väärtuse juures, mistõttu nimetatakse seda neutraalseks või astaatiliseks. Astaatilise objekti siirdekarakteristiku püsiseisundi lõik on sirge, millel juhitav muutuja muutub konstantsel kiirusel, kõver joonisel Ideaalse integreeriva lüli võrrand К d, kust d / d К Parameeter К а, mis iseloomustab objekte, mille isetasandumine on null, nimetatakse neutraalse objekti vähendatud kiirenduseks ja see annab tähenduse juhitava muutuja muutumise kiirusele sisendtoimingu ühiku kohta. On objekte, milles teatud tingimustel toimub kontrollimatu protsess. Nendes objektides kaldub kontrollitava muutuja muutumise kiirus siirdeprotsessis

21 isekasvav kõver 3 joonisel. Selliseid objekte nimetatakse negatiivse isejoondumisega objektideks. Dünaamilisest vaatenurgast on need ebastabiilsed lingid. Neutraalsete ja ebastabiilsete objektide jaoks ρ. Viivitus Viivitus on ajavahemik häire rakendamise hetkest kuni juhitava muutuja muutumise alguseni. Eristage puhast ja mahtuvuslikku viivitust. Transpordi netoviivitus τ on aeg, mille energiaaine voog kulutab kauguse läbimiseks häire rakenduspunktist kontrollitava muutuja mõõtmispunktini ühemahtuvuslikus objektis. Puhta viivitusega ühenduse näide on konveierilintsöötur (joon. 3. Puhta viivituse aeg võrdub konveierilindi aktiivse lõigu l pikkuse ja lindi joonkiiruse V suhtega: τ l V Q n n V l Q P τ l nm Joon. 3. Joon. 4.

22 Mitmemahulistes objektides on mitu anumat ühendatud järjestikku, mis aeglustab energiaaine liikumist ühest mahutist teise ja toob kaasa mahtuvusliku viite. Joonisel 4 on kujutatud ühe n, kahe - n ja mitme mahtuvusliku nm objekti mööduvad omadused. Kui mahtuvuste arv n> tekib siirdekarakteristikusse käändepunkt P. n suurenemisel graviteerub siirdekarakteristiku alglõik üha enam abstsissteljele, mille tulemusena tekib mahtuvuslik viivitus τ e. on moodustatud. Neto- ja mahtuvuslike viivituste vahel on põhimõtteline erinevus. Puhta viivituse korral on kontrollitav muutuja kogu viivitusaja jooksul null. Mahtuvusliku viivitusega see muutub, kuigi väga vähe. Ajapiirkonnas on transport ja mahtuvuslik viivitus ligikaudu samad ning sageduspiirkonnas on nende linkide käitumine oluliselt erinev. Reaalsed objektid sisaldavad tavaliselt mõlemat tüüpi viivitust, mille tulemusena on kogu viivitus τ võrdne nende summaga: τ τ τ е Mahtuvuslikku viivitust puhtast on katsekarakteristikul praktiliselt võimatu eraldada. Seega, kui netoviivitus määratakse eksperimentaalse kiirenduskõvera järgi, on selle väärtus alati subjektiivne, s.t. oleneb uurijast. Viivitus halvendab järsult juhtimise kvaliteeti automatiseeritud juhtimissüsteemis ... Juhtobjektide matemaatilise kirjeldamise meetodid Juhtimisobjektide matemaatilise kirjeldamise meetodid võib jagada analüütiliseks, s.o. ei nõua katset

23 3 tööstusrajatise juures ja eksperimentaalne st. eksperimendi tulemuste põhjal. Meetodeid objektide matemaatiliste mudelite saamiseks, mis põhinevad objektis toimuvate füüsikaliste ja keemiliste protsesside analüüsil, võttes arvesse selle disaini ja töödeldud ainete omadusi, nimetatakse analüüsimeetoditeks. Objektide analüütiliste mudelite eelised. Tööstuslikke katseid kohapeal ei nõuta. Seetõttu sobivad need meetodid objektide mudelite leidmiseks nende projekteerimisetapis või siis, kui kontrollitavate objektide omadusi ei ole võimalik eksperimentaalselt uurida.Analüütilised mudelid hõlmavad objektide disainiomadusi ja nende funktsioneerimise tehnoloogilise režiimi näitajaid. Seetõttu saab selliseid mudeleid kasutada seadme optimaalse disaini valimiseks ja selle tehnoloogilise režiimi optimeerimiseks. 3. Sarnaste objektide puhul saab kasutada analüütilisi mudeleid. Samal ajal on analüütilised mudelid üsna keerulised. Reaalsetes objektides võivad samaaegselt toimuda kolme tüüpi protsessid: keemilised muundumised, soojus- ja massiülekanne. Kõigi nende protsesside samaaegne arvestus on üsna keeruline ülesanne. Eksperimentaalsed meetodid mudelite saamiseks hõlmavad aja- või sageduskarakteristikute saamist tööstusliku eksperimendi tulemusena ja nende lähendamist, s.o. analüütilise suhte valimine, mis kirjeldab katseandmeid vajaliku täpsusega. Ajalisi karakteristikuid võttes on objekt üleminekurežiimis ühest püsiseisundist teise. Sageduskarakteristikute eemaldamisel viiakse objekt harmooniliste võnkumiste püsiseisundisse. Seetõttu sageduse saamine

24 4 karakteristikud võimaldavad põhimõtteliselt saada objekti kohta rohkem esinduslikku teavet, sõltudes palju vähem objektile mõjuvatest juhuslikest häiretest. Kuid sageduskarakteristikute mõõtmise katse on aeganõudvam kui ajakarakteristikute mõõtmise katse ja nõuab spetsiaalset varustust. Seetõttu on reaalsetes tingimustes kõige juurdepääsetavam saada ajalised omadused. Tuleb aga märkida, et objektide eksperimentaalseid mudeleid saab kasutada ainult nende objektide ja nende funktsioneerimistingimuste jaoks, mille jaoks katse tehti ... 3. Reguleeritavate objektide ajaliste karakteristikute saamine ja lähendamine Eksperimendi ettevalmistamine ja läbiviimine Reguleeritavate objektide ajalise karakteristiku võtmise katseskeemi väljatöötamisel lahendatakse katsetoimingu ja kontrollitava muutuja mõõtmise ja registreerimisega seotud küsimused. Katse planeerimine taandub katsetoimingu tüübi, selle amplituudi suuruse ja katsete arvu valikule. Kiirenduskõvera saamiseks kasutatakse testefektina sammufunktsiooni. Kui astmeline toiming on juhtimisobjekti jaoks ilma isetasandumiseta vastuvõetamatu või juhitava muutuja pikaajaline kõrvalekalle nimiväärtusest on vastuvõetamatu, kasutatakse ristkülikukujulist impulsi tüüpi tegevust. Lineaarsete objektide superpositsiooni põhimõtte kohaselt tekkiva impulsi transientreaktsiooni saab rekonstrueerida kiirenduskõveraks.

25 5 Katsetoimingu amplituudi valimisel otsitakse kompromissi järgmiste vastuoluliste nõuete vahel. Ühest küljest peab sisendtegevuse amplituud olema piisavalt suur, et isoleerida usaldusväärselt kasulik signaal mõõtmismüra taustal. Teisest küljest võivad juhitava muutuja liiga suured kõrvalekalded põhjustada häireid rajatise töös, mis toob kaasa toote kvaliteedi languse või avariirežiimi ilmnemise. Lisaks mõjutab suurte häirete korral objekti staatiliste omaduste mittelineaarsus. Katsete arvu määramisel on kasulik võtta arvesse järgmisi tegureid: objekti staatiliste karakteristikute lineaarsus, karakteristikute müra määr, koormuse kõikumiste suurus, karakteristikute mittestatsionaarsus. õigel ajal. Enne katse läbiviimist tuleb objekt stabiliseerida selle nominaalse töörežiimi läheduses. Katse ajakarakteristiku võtmiseks jätkub, kuni kontrollitava muutuja uus väärtus määratakse. Kui objekt on mürarikas, tasandatakse katseomadused aja jooksul kõrgsagedusliku müraga või madala sagedusega müraga. Juhtobjektide siirdekarakteristikute lähendamine. Lähendusülesanne sisaldab kolme etappi Lähendava ülekandefunktsiooni valimine. Isetasanduvate ja koondunud parameetritega objektide siirdekarakteristikud on üldjuhul lähendatud murdosalise ratsionaalse ülekandefunktsiooniga ja vormi puhta viivitusega:

26 6 W umbes K umbes b m n m n LL e LL Objektide puhul, millel puudub ülekandefunktsiooni 7 nimetaja isejoondumine, liidetakse Laplace'i teisenduse muutuja p Laplace'i teisenduse teguriga, integreeriva lingi märgiga. Nagu praktika näitab, saavutatakse rahuldav lähendustäpsus mudelite kasutamisel, mille puhul n, 3 ja n-m kiirenduskõvera pöördepunkti puudumisel ja n-m selle olemasolul Lähendava ülekandefunktsiooni koefitsientide määramine. Vt allpool 3. Ligikaudse täpsuse hinnang. Ligikaudse täpsuse hindamiseks on vaja konstrueerida projekteerimiskarakteristik ja määrata maksimaalne lähendusviga. Mõnele ligikaudsele ülekandefunktsioonile vastavate siirdekarakteristikute avaldised on toodud tabelis .. Arvutiga arvutamisel siirdekarakteristikute avaldistes tuleks minna diskreetsele ajale τ 7 i, diskreetsele ajavahemikule ja kui on olemas puhas viivitus mudelis 7, argument punktis ii juures i > τ k Isetasanduvate objektide siirdekarakteristikute lähendamine esimest järku inertsiaallingiga viivitusega a

27 7 W To e τ 8 Joonisel 5 kujutatud siirdekarakteristiku τ ja T määramiseks tõmmake puutuja AB pöördepunktis C, pöördepunkt vastab maksimaalsele nurgale α puutuja ja abstsisstelje telje suu BC suu O vahel. τ α AD Lõik OA, mille lõikab ära puutuja abstsisstelljel, mis on võetud puhta viivituse ajaks τ: τ ОА Lõigu AB subtangensi projektsiooni pikkus abstsisstelljel võetakse kui Т: ТАD 5. Ülekandekoefitsient K leitakse väljundi ja sisendi väärtuste juurdekasvu suhtena püsiseisundis: seadke K 9 komplekti

28 8 Tabel. Mudelid Ülekandefunktsioon Karakteristikavõrrandi juured Transientne karakteristik К e К, - astmelise tegevuse amplituud К α β ee К β α β α β α β 3 К α j ±, α α α Кe ±, α α α α rcg К β α α β β α β α α β 5 b К α j ±, sin α α α α α α b rcg ebb К α β γ 3 eee К α γ β β γ β β α β α βγ К α j ±, γ 3 e rcg e γ α γ α α γ α α α γ γ α γ sin 3 3 3 b К α γ β β β β β β β αββαγγαβααβγ

29 9 3 3 b К α j ±, γ 3 [e b b b rcg e b b К γ α γ α γ α α γ α γ α α α α γ γ α γ

30 b Interpolatsioonimeetod Kiirenduskõver on eelnevalt normaliseeritud alates kuni valemi ~ järgi; ~ Joon. 6 normaliseeritud kõveral on valitud kaks punkti A ja B, interpolatsiooni sõlmed, mida arvutatud kõver peaks läbima. ~ V ~ V ~ A A A B Joon. 6. Ülekandefunktsiooniga 8 lingi normaliseeritud transientvastus on võrdne τ ~ e Kirjutades avaldise punktide A ja B jaoks, saame kahe tundmatuga võrrandisüsteemi: ~ ~ AB ee Aτ b τ Selle lahendamine süsteem τ ja T suhtes, saame:

31 3 ~ ~ B ln AA ln B τ ln ~ ln ~ ABA τ B τ ln ~ ln ~ AB Juhtobjektide siirdekarakteristikute lähendamine ilma isetasandumiseta viivitusega integreeriva lingi või reaalse integreeriva lingi abil Ligikaudne ülekandefunktsioon otsitakse kujul: W К τ e 3 või W К 4 Mudelite 3, 4 parameetreid saab hõlpsasti määrata, tõmmates BC asümptoodi kiirenduskõvera ühtlasele lõigule Joon. 6: C А α В Joon. 6.K d / d komplekt gα komplekt ОВ ОА komplekt 5 τ ОА mudelile 3

32 3 TOA mudeli 4 jaoks Juhtobjektide siirdekarakteristikute lähendamine n-ndat järku lingi abil Kuna allpool vaadeldav meetod on ette nähtud objektide siirdekarakteristikute lähendamiseks ilma puhta viivituseta ja isetasandumisega, siis kiirenduskõveralt. on vaja välja jätta komponendid, mis vastavad puhta viivituse ja integreerimise lülidele, kui need on olemas. Netoviivitusest tingitud komponendi elimineerimiseks tuleks kõik kiirenduskõvera abstsissid vähendada netoviivituse τ võrra, s.o. liigutage alguspunkti τ võrra paremale. Sel juhul vastab netoviivitusega W umbes W e objekti ülekandefunktsioonis "viivituseta siirdevastuse sektsioon AB, joonis 7 τ" siirdefunktsioonile W umbes. B Y A C τ A Joonis 7. B α Joon. 8. - Kui lähendatakse objekti siirdekarakteristikut ilma isetasandumiseta, on see kujutatud kahe karakteristiku erinevusena joonisel 8:

33 33 Selleks tõmmake BC asümptoot karakteristiku püsiseisundi lõigule ja OA-kiir paralleelselt BC-ga. Lahutades sellest, leiame. - integreeriva lüli mööduv reaktsioon ülekandefunktsiooniga W K Koefitsient K leitakse ikkagi valemi 5 järgi: K gα suu on objekti mööduv reaktsioon isetasandumisega. See vastab ülekandefunktsioonile W. Tänu Laplace'i teisenduse lineaarsusele on karakteristikule vastava objekti ülekandefunktsioon: W К W W W о Ülekandefunktsiooni W koefitsiendid on leitavad allpool kirjeldatud meetodil. Vähendades avaldise W umbes ühiseks nimetajaks, saame objekti soovitud ülekandefunktsiooni ilma isetasandumiseta. Objekti ülekandefunktsiooni koefitsientide määramine alade meetodil Simoyu Meetod on ette nähtud objekti murdartsionaalse ülekandefunktsiooni kordajate määramiseks kujul m bm L W umbes K umbes n 6 L n

34 34 Praktikas, nagu märgitud, n, 3; m ,. Ülekannete koefitsient K kohta, nagu alati, määratakse valemiga 9. Arvutuste lihtsustamiseks normaliseerime objekti kiirenduskõvera vahemikus - valemi järgi. Normaliseeritud kõvera ~ jaoks ühe sisendtoiminguga K kohta. Kirjutame ülekandefunktsiooni 6 pöördavaldise ja laiendame selle lõpmatuks jadaks astmetes p: mn umbes SSS b WL 7 Taandamine 7 ühiseks nimetajaks ja võrdsustatud koefitsiendid p samadel astmetel, leiame: 8, SS b S bb SS b S bb SS bb S b L LLLLLLLLL konkreetsel juhul m SSS 9 võrrandit.

35 35 Seega võimaldab süsteem 8 või 9 määrata ülekandefunktsiooni 6 koefitsiendid läbi seni teadmata laienduskoefitsientide S. Viimaste määramiseks vaatleme Laplace'i kujutist normaliseeritud siirdereaktsiooni hälbest püsiväärtusest. oleku väärtus: L umbes (~) L () L (~) [W p] Leiame W umbes (L [~]), või võttes arvesse Laplace'i teisenduse definitsiooni 3: W umbes [~] ed Laienev funktsioon e astmete reas: e !! 3 3 L L, 3 !! saame integraali avaldises esitada integraalide summana: ~ e d ~ d d ~ d! ~! ~ d L! Asendades laiendused 7 ja в, korrutades astmerida ja võrdsustades saadud suhtega koefitsiendid p samadel astmetel, saame koefitsientide S jaoks järgmised avaldised.

36 36 3 !! ~, 6 ~ ~, ~, ~ d i S S d S S S S S d S S S d S S d S i i LLLLLLLLLLLLLLL Praktilistes arvutustes määratakse integraalid 3 numbriliste meetoditega. Näiteks trapetsikujulise meetodi kasutamisel on koefitsientide S avaldised järgmisel kujul: 4,5 6 ~, 5 ~, 5 ~, 5 ~ 3 3 `N ii N ii N ii N ii S ii S i SSSS ii SSSS i SSS kus on normaliseeritud siirdevastuse näitude intervall diskreetsus, N on mööduva reaktsiooni punktide arv. Geomeetrilisest vaatenurgast on koefitsient S ala, mis on piiratud kõvera ~ ja püsiväärtuste joonega. S on kaalufunktsiooniga S jne kaalutud pindala. Seega,

37 37 S koefitsientide puhul on mõned kaalutud alad, mis määrab meetodi nimetuse. Kui arvutustes osutus -s koefitsient S negatiivseks, on mudelis 6 vaja n-i ühe võrra vähendada või m-i suurendada, s.t. vähendada erinevust n-m .. Tööstuslikud regulaatorid ACP [4] .. Automaatregulaatori talitlusskeem Automaatregulaator on elementide kogum, mis on ette nähtud tehnoloogiliste protsesside reguleerimiseks. Suletud ACP funktsionaalne skeem näeb välja nagu Joon. 9 taga S x W SU FU IM RO VÕI IE F Automaatregulaator Joon. 9. Reguleerimise objekt Joonisel fig. 9 tähistab: З - reguleeritav muutuja reguleerib selle eelseadistatud soovitud väärtust; SU - võrdlusseade, genereerib mittevastavussignaali; FU tagakülg - vormimisseade, mis moodustab koos IM-ga elektriregulaatorites reguleerimise seaduse; IM - täitevmehhanism, aktiveerib RO;

38 38 RO - reguleeriv tööorgan, mille eesmärk on muuta regulatiivset mõju х; VÕI on ise reguleerimise objekt; IE mõõteelementi kasutatakse juhitava muutuja y mõõtmiseks ja selle muundamiseks ühtseks signaaliks. Tööorgan koos ajamiga, kui see on olemas, nimetatakse tavaliselt reguleerimise objektiks. Mõõteelementi saab seostada nii objekti kui ka regulaatoriga. Kui ajakarakteristiku võtmiseks kasutatakse mõõteelementi, nimetatakse seda objektiks. Seega sisaldab automaatregulaator kontrollitava väärtuse regulaatorit, võrdlusseadet, vormimisseadet ja täiturmehhanismi ... Regulaatorite klassifikatsioon välisest allikast pärit energiatarbimise järgi. Otsetoimelistes regulaatorites kasutatakse töökeha ümberpaigutamiseks juhitava keskkonna enda energiat. Näiteks otsese toimega vedeliku taseme regulaatoris kasutatakse vedeliku energiat tööelemendi ümberpaigutamiseks, mille taset reguleeritakse. Otsese toimega regulaatorid on lihtsad, odavad, kuid ei taga kõrget kvaliteedikontrolli. Nende puuduseks on ka keeruliste regulatsiooniseaduste rakendamise raskus ja tööorgani ümberkorraldamine. Kaudse toimega regulaatorites kasutatakse töökeha ümberkorraldamiseks välise allika energiat, mille kujul

39 39 eristavad elektrilisi elektroonilisi, pneumaatilisi, hüdraulilisi, kombineeritud regulaatoreid. Elektrilistel regulaatoritel on mitmeid eeliseid. Nende peamine puudus tavalises disainis on võimatus kasutada tule- ja plahvatusohtlikus keskkonnas. Pneumaatilistel regulaatoritel see puudus puudub. Hüdrauliliste regulaatorite peamine eelis on suhteliselt väikese suurusega täiturmehhanismi suurenenud võimsus. Kombineeritud regulaatorid võimaldavad kombineerida erinevat tüüpi regulaatorite eeliseid. Näiteks elektropneumaatilised süsteemid ühendavad elektriliste kontrollerite eelised võimalusega kasutada pneumaatilisi ajamid tulekahju- ja plahvatusohtlikes keskkondades. Viimastel aastatel on programmeeritavad kontrollerid leidnud laialdast kasutust kohalike automaatikasüsteemide juurutamiseks. Regulaatori tüübi valiku määravad erinevad kaalutlused: keskkonna iseloom, töötingimused, erinõuded ... 3. Regulaatorite klassifikatsioon regulatsiooniseaduse järgi Reguleerimisseadust mõistetakse kui regulaatori dünaamika võrrandit. Reguleerimisel on viis tüüpilist seadust: proportsionaalne P, integraal I, proportsionaalne-integraal PI, proportsionaalne - diferentsiaalne PD ja proportsionaalne - integraal-diferentsiaal PID. Proportsionaalsed staatilised kontrollerid P-kontrolleri K 5 dünaamika võrrand

40 4 kus on juhitava väärtuse lahknevus, tagasi x on reguleeriv mõju, täpsemalt reguleeriva efekti juurdekasv konstantse komponendi suhtes, seetõttu on õigem kirjutada 5-sse x asemel x - x, kuid x jäetakse tavaliselt välja, K on regulaatori ülekandetegur P. Nagu 5-st näha, on P-kontrolleri reguleeriv toime proportsionaalne mittesobivusega, st. P-kontroller on mitteinertsiaalne lüli ülekandefunktsiooniga W K. Kuna P-kontroller ei vii süsteemi P-kontrolleri faasireaktsiooni negatiivset faasinihet, on P-kontrolleriga ACP-l head dünaamilised omadused. . P-kontrolleriga süsteemide puuduseks on staatilise vea olemasolu. Üksiku kontrolleri puhul määratakse selle vea väärtus kontrolleri võrrandist: K Kui P-kontroller töötab joonisel fig. F K K umbes Joon. .. häirest F tuleneva vea suurus on

41 4 FK ЗСF F K umbes Kob K p, kus häiritud. К ЗCF - suletud ahela süsteemi ülekandekoefitsient vastavalt Nagu näete, on staatiline viga P-kontrolleriga süsteemis pöördvõrdeline selle ülekandeteguriga, mille piirväärtuse määrab nõutav stabiilsusvaru. suletud AKV. Proportsionaalseid kontrollereid kasutatakse väikese inertsiga juhtimisobjektide automatiseerimisel, kui veaks saab valida K väärtuse. piisavalt suur staatilisuse vähendamiseks juhtimistoiming on sel juhul võrdeline vea integraaliga. I-kontrolleri ülekandekoefitsient K d / d tähistab juhtimistoimingu muutumise kiirust veaühiku kohta. Edastusfunktsioon: K W Sagedusülekande funktsioon:

42 4 K K W j j e AND regulaatori eeliseks on null staatiline viga. 6-st järeldub, et see viga on võrdne ja kaob staatikas. d / d K Samal ajal, kuna JA-regulaatori faasireaktsioon ϕ π, on JA-regulaatoriga süsteemil väga halvad dünaamilised omadused, kuna see regulaator viib süsteemi negatiivse π faasinihke. Integraalkontrollereid saab kasutada ainult praktiliselt inertsiaalsete objektide automatiseerimiseks. I regulaatoriga ACP ja isejoondumata objekt on struktuurselt ebastabiilne, π j st. mis tahes regulaatori seadistuste korral ebastabiilne. Proportsionaalsed integraalkontrollerid PI regulaatori reguleerimise seadust saab kirjutada kahel kujul: KK d K d 7 T PI regulaatori reguleeriv tegevus kujutab P ja I komponentide summat pK ja K. Kahe registreerimisvormi võrdlusest regulatsiooniseaduse, saame: K , K T JA I

43 43 kus T Ja isodroomi aeg. К >> Ülekandefunktsioon ja sageduse ülekandefunktsioon: W W К j К К К, К e И К jrcg К Kõrgetel K sagedustel K >>, s.o. PI-kontroller käitub nagu P-kontroller. See võimaldab PI-kontrolleril ühendada dünaamikas nii staatilise kontrolleri kui ka P-kontrolleri eelised. Isodroomi aja füüsilist tähendust saab seletada PI-kontrolleri mööduva reaktsiooniga joonisel fig. Nagu sellelt jooniselt näha, on T AND PI regulaatori reguleerimistoimingu P komponendi kahekordistumisaeg või, mis on sama, aeg, mille jooksul PI regulaatori reguleeriv tegevus on I regulaatori reguleerimistoimingust ees. T And väärtus iseloomustab integratsiooni kiirust. Mida suurem on TI, seda madalam on integratsioonimäär. T ja PI korral muutub regulaator P-regulaatoriks. K x PI I K P I Joon.

44 44 Seega on PI-kontrolleriga ACP-l staatiline viga null, kuna regulatsiooniseaduses on AND-komponent. See kehtib kõigi JA-komponendiga regulaatorite kohta. Nagu on näha joonisel PI regulaatori faasireaktsioonist, 3 ϕ alluva π tööpiirkonnas Joon. Sagedustest toob alam PI regulaator süsteemi negatiivse faasinihke ligikaudu -3. See on oluliselt väiksem kui I regulaatoril, kuid rohkem kui P regulaatoril. Seetõttu on PI-kontrolleriga ACR-i dünaamilised omadused palju paremad kui I-kontrolleriga, kuid halvemad kui P-kontrolleriga. Proportsionaalsed - diferentsiaalregulaatorid Ideaalse PD regulaatori regulatsiooni seadus: d d K K K P, 8 d d kus K, K on regulatsiooniseaduse P- ja D-komponentide proportsionaalsuskoefitsiendid. T P on tarneaeg. Ülekande- ja sagedusedastusfunktsioonid: W W K K j K K K e P, K jrcg K

45 45 Viimasest avaldisest on näha, et PD madalatel sagedustel käitub regulaator nagu P regulaator ja kõrgetel sagedustel diferentsiaatorina. Kuna ideaalne diferentseeriv lüli on füüsiliselt teostamatu, kasutatakse tõelistes PD-kontrollerites tõelist inertsiaalset eristavat linki. Sellise regulaatori ülekandefunktsioon on kujul W K K Mida väiksem on ajakonstant T, seda lähedasemad on ideaalse ja reaalse regulaatori omadused. Staatikas langeb PD-kontrolleri ülekandefunktsioon kokku P-kontrolleri ülekandefunktsiooniga, seetõttu on PD-kontrolleriga ACP-l ka staatiline viga. Nagu on näha joonisel fig. 3 kujutatud faasireaktsioonist, on ϕ π ideaalne -3 reaalne alam, joonisel fig. 3. PD töösageduste piirkonnas viib regulaator süsteemi positiivse faasinihke, suurendades selle stabiilsusvaru. Seetõttu on PD-kontrolleriga ACR-l parimad dünaamilised omadused. Samal põhjusel saab K väärtust valida rohkem kui P puhul

46 46 regulaator. Seetõttu on PD-kontrolleriga ACR-is staatiline viga väiksem kui P-kontrolleriga süsteemis. PD regulaatoreid aga praktiliselt ei kasutata, sest madalsageduslikule kasulikule signaalile kattuvate kõrgsageduslike häirete juuresolekul halvendab diferentseerimisoperatsioon järsult signaali-müra suhet, mille tulemusena võib müra derivaadi amplituud oluliselt ületada tuletise amplituudi. kasulik signaal. Edasiliikumise aja füüsikalise tähenduse kohta võib öelda, et TP on aeg, mille jooksul regulaatori PD reguleeriv toime on ees lineaarse sisendtegevusega regulaatori P reguleerimistegevusest Joon. 4 x PD PD p Joon. 4. Proportsionaalsed - integraalsed diferentsiaalkontrollerid Dünaamika võrrand: d d К К d К К d П d 9 d И Ideaalsete ja reaalsete PID-regulaatorite ülekandefunktsioonid:

47 47 WW K K K K K K K K K I P, Ideaalse PID-regulaatori sageduse ülekandefunktsioon: W j K K K e K K jrcg K PID-regulaatoritega süsteemid ühendavad nulli staatilise vea hea dünaamikaga, kuna, nagu on näha PID-regulaatori faasireaktsioonist joonisel fig. .5 töösageduste piirkonnas on PID-regulaator sama, mis ϕ π ideaalne töö tegelik π Joon. 5. A ja P regulaator, ei too süsteemi negatiivset faasinihet. PID-regulaatori mürakindluse suurendamiseks praktikas piirab edenemisaja / lähtestamise aja suhet ülalt ebavõrdsusega / P JA<,5, 3 поэтому помехоустойчивость ПИД регулятора выше, чем ПД регулятора. При выборе закона регулирования учитывают следующие соображения.

48 48 Kui staatiline viga on vastuvõetamatu, peab kontroller sisaldama JA-terminit. Dünaamiliste omaduste halvenemise järjekorras on juhtimisseadused järjestatud järgmises järjekorras: PD, PID, P, PI, I. D-komponendiga regulaatoritel on nõrk mürakindlus. Sel põhjusel PD-kontrollereid praktiliselt ei kasutata ja PI-kontrollereid kasutatakse piiranguga 3. Praktikas kasutatakse enim PI- ja PID-regulatsiooni seadusi. 3. Regulaatorite seadistuste arvutamine lineaarsetes pidevates süsteemides [4] 3 .. Reguleerimise kvaliteet Määrame reguleerimise kvaliteedi indikaatorite kogumi abil, mis iseloomustavad siirdeprotsessi kõvera kuju suletud ACP joon. 6. Kvaliteedi põhinäitajad. Maksimaalne dünaamiline hälve dyn on juhitava muutuja suurim kõrvalekalle selle määratud väärtusest siirdeprotsessis Näitaja dyn m tagasi Stabiilses ACP-s on maksimumiks esimene hälve. dyn iseloomustab dünaamilise juhtimise täpsust.

49 49 ct tagastus Indikaator staatilises režiimis. m cт iseloomustab reguleerimise täpsust suudmes taga dyn 3 δ st Joon Summutuse aste ψ - püsiseisundi väärtusjoone ühele poole suunatud kahe kõrvuti asetseva võnkeamplituudi erinevuse suhe suuremasse neist 3 3 ψ;< ψ < 3 Показатель ψ характеризует колебательность переходных процессов и запас устойчивости системы. Значение ψ соответствует незатухающим колебаниям на границе устойчивости системы. При ψ имеем апериодический переходной процесс. 4. Время регулирования промежуток времени от момента нанесения возмущающего воздействия до момента, начиная с которого отклонение регулируемой переменной от установившегося значения становится и остается меньше наперёд заданного значения δ. Показатель характеризует быстродействие системы.

50 5 Vaadeldavad kvaliteedinäitajad kuuluvad otsenäitajate rühma, s.o. indikaatorid, mis võimaldavad hinnata kvaliteeti otse mööda üleminekuprotsessi kõverat, mille jaoks on vaja lahendada süsteemi diferentsiaalvõrrand. Lisaks otsestele on olemas ka kaudsed kriteeriumid, mis võimaldavad hinnata regulatsiooni kvaliteeti, ilma et nende käsutuses oleks üleminekukõver. Need kriteeriumid hõlmavad eelkõige integraalseid kvaliteedikriteeriume, mis esindavad integraale aja jooksul, mis tulenevad kontrollitava muutuja kõrvalekaldest püsiseisundi väärtusest või selle kõrvalekalde mõnest funktsioonist ja selle tuletistest. Lihtsaim on lineaarse integraali kriteerium, mis on määratud suhtega: I lin d suu Geomeetrilisest vaatepunktist on kriteeriumiks I lin pindala kõvera ja suujoone vahel. I lini väärtus sõltub kõigist kvaliteedinäitajatest, välja arvatud Art. Samal ajal väheneva dyn-iga ja st. Reguleerimise kvaliteedi parandamisega väheneb I lin väärtus ja siirdeprotsessi võnke suurenemisega väheneb ka I lin, kuigi regulatsiooni kvaliteet halveneb. Seega näitab I lin vähenemine reguleerimise kvaliteedi paranemist ainult hästi summutatud siirdete puhul. Seetõttu on I lin kriteerium rakendatav aperioodiliste või nõrgalt võnkuvate protsesside puhul. Selliste protsesside jaoks võib kaaluda parimaid regulaatori seadistusi, mille juures I liini väärtus jõuab miinimumini. Kriteeriumi I lin saab arvutada suletud ACP diferentsiaalvõrrandi kordajate kaudu.

51 5 Saab näidata, et isetasanduval juhtimisobjektil ja PI-kontrolleril I lin, 3 K s.o. minimaalne I lin saavutatakse juhttoimingu maksimaalse integraalkomponendi juures või, mis on sama, saavutatakse siirdeprotsessi parim kvaliteet maksimaalse K. võrrandite juures. Ruutintegraali kriteeriumil I qt: I qt suu d 3 see puudus puudub Tüüpilised optimaalsed protsessid Nõuded kvaliteedinäitajatele on vastuolulised. Näiteks saavutatakse dünaamilise vea vähenemine, suurendades siirdeprotsesside võnkumist ja kestust. Vastupidi, dünaamilise vea suurenemise tõttu on võimalik saada lühikese juhtimisajaga protsesse. Seetõttu tuleb suletud AKV-s kvaliteedinäitajate soovitud väärtuste osas teha kompromissotsus. ACP tüüpiliseks arvutamisel on soovitatav kasutada teatud kvaliteedinäitajatega üleminekuprotsesse. Laiendatud sageduse meetodil

52 5 omadusi, on kvaliteedi põhinäitaja sumbumise aste ψ, s.o. mööduva protsessi võnkumine, kuna see indikaator iseloomustab AKV stabiilsusvaru. Protsessid, mille puhul ψ, 75,9, s.o. kolmas vibratsiooni amplituud on 4 korda väiksem kui esimene. Nendel juhtudel, kui ülesandeks on valida sellised regulaatori sätted, mis minimeerivad mis tahes kvaliteedinäitaja, nimetatakse vastavat siirdeprotsessi ja ka regulaatori seadistuste väärtusi määratud kriteeriumi tähenduses optimaalseteks. Näiteks laiendatud sageduskarakteristikute meetodi puhul seatakse probleemiks regulaatori seadistuste valimine selliselt, et lisaks etteantud siirdeprotsessi võnkumisele on ette nähtud ka kriteeriumi I lin minimaalne väärtus. Selline protsess on I lin kriteeriumi mõttes optimaalne Lihtsustatud valemid kontrolleri seadistuste arvutamiseks. on antud lihtsustatud valemid regulaatorite seadistuste määramiseks, mis tagavad siirdeprotsessi antud võnkumise. Valemid saadakse ACP modelleerimise tulemustest. Staatilised objektid on esitatud puhta viivitusega inertsiaalse lingi mudeliga 8, astaatilisi objekte viivitusega 3 integreeriva lingi mudeliga

3. loeng Juhtsüsteemide matemaatiline kirjeldus Juhtimisteoorias käsitletakse juhtimissüsteemide analüüsimisel ja sünteesimisel nende matemaatilist mudelit ACS matemaatiline mudel on võrrand

Test 1 erialal "Tehnosüsteemide haldamine" Variant 1 1. Mis on anduri funktsionaalne otstarve juhtimissüsteemis? 1) kohandada tehnoloogilise protsessi parameetreid; 2) summutada müra

Dünaamika ja staatika võrrandid. Lineariseerimine Automaatjuhtimissüsteemi arendamise ja uurimise teatud etapis saadakse selle matemaatiline kirjeldus süsteemis toimuvatest protsessidest

METOODILISED JUHEND kodutööks kursuse TCB Mittelineaarse automaatjuhtimissüsteemi uurimine ALGANDMETE MÄÄRATLUS Kodutöö lähteandmed on antud.

Kontrolliteooria alused Ph.D. Mokrova Natalia Vladislavovna Reguleeritud objektide dünaamilised omadused 1. Ajakarakteristikud. Kiirenduskõver. Impulsi mööduv funktsioon. 2. Diferentsiaali lahendamine

FSBEI HPE "Omski Riiklik Tehnikaülikool" II OSA PIDEVAD LINEAARSED AUTOMAATJUHTIMISSÜSTEEMID Loeng 4. DÜNAAMILISED LINGID. ÜLDMÕISTED, AJA OMADUSED JA SAGEDUS

Praktiline tund SIIRDEFUNKTSIOONIDE SAGEDUSTE OMADUSED Töö eesmärgid ja ülesanded Teema valdamise tulemusena peaks õpilane saama etteantud diferentsiaalvõrrandi jaoks operatiivvõrrandi;

Loeng 5 Automaatregulaatorid juhtimissüsteemides ja nende reguleerimine Tüüpiliste releejuhtimisalgoritmidega automaatregulaatorid, proportsionaalne (P), proportsionaalne-integraal (PI),

Lineaarse ACS-i dünaamiliste karakteristikute arvutamine Määrake lineaarse ACS-i kaalufunktsioon g (t) ja üleminekufunktsioon h (t), mis koosneb aperioodilise ja ideaalse integreerimise jadaühendusest.

Loeng 3. Juhtobjektide matemaatiline kirjeldus 1. Juhtimisobjektid Keemiatööstuses nimetatakse erinevaid protsesse tehnoloogiliste paigaldiste seadmetes tüüpilisteks juhtimisobjektideks. Sest

Loeng 8 33 ÜHEDIMENSIOONILISED STATSSIONAARSED SÜSTEEMID FOURIER TRANSFORMI RAKENDAMINE 33 Signaalide ja süsteemide kirjeldus Signaalide kirjeldus Deterministlike signaalide kirjeldamiseks kasutatakse Fourier' teisendust: see

Federal State Budgetary Educational Institute of Higher Professional Education KASANI RIIKLIKU UURIMISTÖÖ TEHNILINE ÜLIKOOL neid. A.N. TUPOLEVA-KAI televisiooni osakond

4. loeng Tüüpilised dünaamilised lingid Automaatjuhtimissüsteemid on mugavalt kujutatud elementide kombinatsioonina, millest igaüks on kirjeldatud algebralise või diferentsiaalvõrrandiga

LABORITÖÖ 5 AUTOMAATSÜSTEEMIDE TÜÜPILISED LINGID Töö eesmärk on uurida automaatjuhtimissüsteemide tüüpiliste linkide dünaamilisi omadusi ÜLDINFORMATSIOON Automaatjuhtimise teoorias

Loeng 11,12 2. jagu: LINEAARSTE JUHTMISÜSTEEMIDE MATEMAATILISED MUDELID Teema 2.4: SÜSTEEMIDE TÜÜPILISED DÜNAAMILISED LINGID 1. Süsteemide tüüpilised lülid: tunnused ja võrrandid; füüsilised mudelid. Loengu kava:

UDC: 62-529 JÄRGMISE PARANDUSEGA AUTOMAATSE REGULEERIMISSÜSTEEMID Vitali Anatoljevitš Tšigarev Valgevene Riikliku Tehnikaülikooli vanemõppejõud, [e-postiga kaitstud]

Teema 8 LINEAARSED DISKREETSÜSTEEMID Diskreetsüsteemi mõiste Meetodid lineaarsete diskreetsüsteemide kirjeldamiseks: diferentsiaalvõrrand, ülekandefunktsioon, impulssreaktsioon, sageduse ülekandefunktsioon

Pidevalt deterministlikud mudelid Pidevalt deterministlikud mudelid kasutatakse pideva ajaga dünaamiliste süsteemide analüüsimiseks ja kujundamiseks, mille toimimist kirjeldatakse

VENEMAA FÖDERATSIOONI HARIDUS- JA TEADUSMINISTEERIUM Föderaalne Riiklik Autonoomne Kõrgharidusasutus "RIIKLIKU TEADUSTÖÖ TOMSK POLÜTEHNILINE ÜLIKOOL"

Teema 3 MITTEPEROODILISTE SIGNAALIDE HARMOONILINE ANALÜÜS Fourier' otse- ja pöördteisendused Signaali spektraalkarakteristikud Amplituud-sagedus- ja faasisagedusspektrid Spektri karakteristikud

õppeaasta sügissemester Teema 3 MITTEPEROODILISTE SIGNAALIDE HARMOONILINE ANALÜÜS Fourier' otse- ja pöördteisendused Signaali spektraalkarakteristikud Amplituud-sagedus- ja faasisagedusspektrid

4. MEMBRAANI ÜLEMINEKARAKTERISTIKAD 4.1 Dünaamilise süsteemi ajakarakteristikud Süsteemi ja üksikute linkide dünaamiliste omaduste hindamiseks on tavaks uurida nende reaktsiooni tüüpilistele sisendtoimingutele.

64 Loeng 6 ELEKTRIAÜHENDITE ANALÜÜSI TÖÖMEETOD Plaan Laplace'i teisendus Laplace'i teisenduse omadused 3 Elektriahelate analüüsi operaatormeetod 4 Originaali määramine teadaoleva järgi

Seminar 4. AUTOVÕNKUMISTE ANALÜÜS HARMOONILISE LINEARISATSIOONI MEETODIL Ülesanne Vaadeldakse ühe mittelineaarse elemendiga suletud ahelaga süsteemi. g F (z W (s x joon. Uuritakse süsteemi vaba liikumist,

Föderaalne Haridusagentuur Riiklik kutsekõrgharidusasutus Vladimiri Riiklik Ülikool Plastitöötlemise tehnoloogia osakond UDC

Lõpetatud: Vastu võetud: Umarov D. 1-14 IKSUTP Abdurakhmanova M.I. ACS stabiilsuse analüüs Juhtsüsteemide praktilise sobivuse määrab nende stabiilsus ja vastuvõetav reguleerimise kvaliteet. Under

54 Loeng 5 Fourier' teisendus ja spektraalmeetod elektriahelate analüüsimiseks Plaan Aperioodiliste funktsioonide spektrid ja Fourier' teisendus Fourier' teisenduse mõned omadused 3 Spektri meetod

1. Aurugeneraatori veetaseme automaatne reguleerimine. Iga aurugeneraatori (SG) võimsuse reguleerimine on vähendatud nii, et säiliks materjali tasakaal auru väljatõmbamise, puhumise ja toite vahel.

Matemaatilised skeemid: D-skeemid Pidev-deterministlikke mudeleid kasutatakse pideva ajaga dünaamiliste süsteemide analüüsimiseks ja kujundamiseks, mille toimimist kirjeldab deterministlik

4.1 Enesekontrolli testiküsimused 1 OSA "Juhtimissüsteemide lineaarsed pidevmudelid ja omadused" 1 Mida kontrolliteooria uurib? 2 Määratlege juhtimise mõisted ja juhtimise objekt.

Loeng 5. 8.3. AUTOVÕNKUMISTE ANALÜÜS HARMOONILISEL LINEARISEERIMISEL 8.3 .. Ülesanne Vaatleme ühe mittelineaarse elemendiga suletud ahelaga süsteemi. F W s x Joon. Vaba liikumist uuritakse

Instituut Koolituse suund AVTI 70404 Tehniliste süsteemide juhtimine Magistraati sisseastumiskatse eriosa ülesannete pank Eksamikaardi ülesanne 6 (5 punkti) Teema

Teema 8 DISKRREETNE ACS Loeng 7 Diskreetse ACS-i teooria üldmõisted ja definitsioonid. Põhiteave lineaarsete diskreetsete statsionaarsete süsteemide teooria matemaatilise aparaadi kohta. Protsesside matemaatiline kirjeldus

4. loeng ACS-süsteemide sageduskarakteristikud ACS-i sageduskarakteristikud iseloomustavad süsteemide reaktsiooni sinusoidaalsele sisendile püsiseisundis. Sagedusomadused hõlmavad järgmist:

LINEAARSÜSTEEMIDE STABIILSUSE TEOORIA 1. Põhiterminid ja määratlused Iga ACS on alati allutatud välistele häiretele, mis võivad häirida selle normaalset tööd. Õigesti kavandatud ACS peaks

1. loeng Üldinfo juhtimissüsteemide kohta Õppeaine "Automaatjuhtimise teooria" tutvustab automaatjuhtimissüsteemide ehitamise põhiprintsiipe, formaliseeritud kirjeldamise meetodeid.

Kursuse "Automaatjuhtimise teooria" laboratoorsete tööde metoodilised juhised Moodul "Lineaarsed automaatsüsteemid" Laboritöö Tüüpiliste dünaamiliste seoste parameetrite määramine

Robootika RAR1300 Sergei Pavlov TTÜ Virumaa Kolledž Ajami juhtimine Töötava masina või mehhanismi liikumise juhtimine tähendab süsteemi asendi, kiiruse ja kiirenduse juhtimist, mis

TAU Praktilised harjutused Testi ülesanded ja metoodilised juhised selle läbiviimiseks Praktiline tund AFC, LAH, tüüpiliste dünaamiliste lülide siirde- ja kaaluomadused

6. loeng PERIOODILISE MITTESINUSOIDAALSE VOOLU KONTROLLID Plaan Fourier' jada trigonomeetriline vorm Fourier' jada komplekssel kujul Kompleksne sagedusspekter 3 Võimsused mittesinusoidse voolu ahelates Koefitsiendid,

SEMINAR Põhimõisted. Diferentsiaalvõrrandi koostamine (järeldus). Diferentsiaalvõrrandi lahendamise kontseptsioon. Lahtisidumine eraldatavate muutujate meetodil. Lineaarse diferentsiaalvõrrandi lahendamine

KONTROLLIMISE ALUSED KONTROLLIMISE ALUSED ... 1 1. PÕHISÄTTED ... 1 2. NÕRKADE SIGNAALIDE VÕIMENDAMINE ... 6 3. TUGEVATE SIGNAALIDE VÕIMENDAMINE ... 14 4. MÕRKAMPERIAMENTAARIDE ALUSED 1. Põhisätted

Kontrolliteooria alused Ph.D. Mokrova Natalia Vladislavovna Loeng 7 Mittelineaarsed automaatjuhtimissüsteemid Mittelineaarsete süsteemide omadused. Automaatjuhtimissüsteemide tüüpilised mittelineaarsused.

4. loeng Sagedusfunktsioonid ja karakteristikud 4 Sagedusfunktsioonide ja karakteristikute mõiste Sageduskarakteristikud mängivad lineaarsete statsionaarsete süsteemide uurimisel olulist rolli.

70 Loeng 7 AHELADE OPERAATORI FUNKTSIOONID Plaan Operaatori sisend- ja ülekandefunktsioonid Skeemifunktsioonide poolused ja nullid 3 Järeldused Operaatori sisend- ja ülekandefunktsioonid Skeemi operaatorfunktsiooni nimetatakse nn.

I Tüüpiliste automatiseerimislinkide dünaamika uurimine 1 Ideaalne võimendi (nulljärku perioodiline link - AP-0) ja reaalvõimendi (esimest järku aperioodiline link - AP-1) Töö eesmärk: uurida

Automaatsete regulaatorite reguleerimine ja reguleerimine. 1.Eritsükkel 1.1. Sissejuhatus Automaatregulatsiooni väljatöötamise peamised etapid ja kuupäevad. Kuni 1600 Ujukjuhtimissüsteem

Laboratoorsed tööd 1 1 TÜÜPILISTE LINKIDE DÜNAAMILISED KARAKTERISTIKAD 1. Töö eesmärk Uurida automaatjuhtimissüsteemide (ACS) tüüpiliste lülide dünaamilisi omadusi, samuti tutvuda

Valgevene Vabariigi Haridusministeerium Õppeasutus Valgevene Riiklik Informaatika ja Raadioelektroonika Ülikool Raadiotehnika süsteemide osakond Laboritööde aruanne "UURINGUD

1. ÜLDTEAVE ANALOOGELEKTRONIKASEADMETE (AED) KOHTA. AED PARAMEETRID JA OMADUSED 1. 1. Üldinfo analoogelektroonikaseadmete (AED) kohta, nende ehituspõhimõtted Analoogsignaalid

Laboratoorsed tööd 1 1 ACS TÜÜPILISED LINGID 1. Töö eesmärk Uurida automaatjuhtimissüsteemide (ACS) tüüpiliste ühenduste dünaamilisi omadusi, samuti tutvuda konstruktsiooni põhireeglitega.

Teema 5 LINEAARSED STATSIOONSÜSTEEMID Lineaarsete statsionaarsete süsteemide omadused: lineaarsus, statsionaarsus, füüsiline teostatavus Diferentsiaalvõrrand Ülekandefunktsioon Sageduse ülekandefunktsioon

6. loeng Süsteemide matemaatiliste mudelite teisendamine. Ülekande funktsioonid. Mudelid signaaligraafikute kujul Keeruliste füüsiliste süsteemide omaduste uurimiseks ja nende juhtimise õppimiseks peab teil olema

UDC 681.52 ALGORITMID IDENTIFITSEERIMISPROBLEEMI LAHENDAMISEKS N.V. Plotnikova, N.S. Kalistratova, O.N. Malyavkin Viimasel ajal seoses üha kõrgemate nõuete kehtestamisega juhtimisprotsessidele erinevates

Teema 2. Põhimõisted ja definitsioonid elu toetavate parameetrite automaatse reguleerimise teoorias ja praktikas (2 tundi) Reguleerimisobjekti (VÕI) normaalse töö tagamiseks

54 Loeng 5 Fourier' teisendus ja spektraalmeetod elektriahelate analüüsimiseks Plaan Aperioodiliste funktsioonide spektrid ja Fourier' teisendus 2 Fourier' teisenduse mõned omadused 3 Spektri meetod

Zaitsev G.F. Automaatse juhtimise ja reguleerimise teooria Teine trükk, muudetud ja täiendatud NSVL Kõrg- ja Keskerihariduse Ministeerium vastu võtnud õpikuna

1.1. Analoogseadmete mittelineaarsete inertsiaalsete omaduste analüüsimeetodid Analoogseadmete mittelineaarsete inertsiaalsete omaduste analüüsile pühendatud kirjanduses on mitmeid

Peamised kontrollimisele ja reguleerimisele kuuluvad tehnoloogilised parameetrid keemiatehnoloogilistes protsessides on voolukiirus, tase, rõhk, temperatuur, pH väärtus ja kvaliteedinäitajad (kontsentratsioon, tihedus, viskoossus jne) * [Nende parameetrite mõõtmise alused, automaatjuhtimisseadmed ja täitevseadmeid õpitakse kursustel "Tehnoloogilised mõõtmised ja seadmed" ja "Automaatika tehnilised vahendid". Siin vaadeldakse nende parameetrite reguleerimise iseärasusi, võttes arvesse juhtimiskanalite, juhtimisseadmete ja automaatikaseadmete staatilisi ja dünaamilisi omadusi ning tuuakse mõnede parameetrite puhul levinumate juhtimissüsteemide näited.]. Voolu reguleerimine. Voolu juhtimise vajadus tekib peaaegu iga pideva protsessi automatiseerimisel. AKV voolukiirused, mis on ette nähtud materjalivoogude häirete stabiliseerimiseks, on tehnoloogiliste protsesside automatiseerimiseks mõeldud avatud ahelaga süsteemide lahutamatu osa. Sageli kasutatakse ACP voolukiirusi sisemiste ahelatena kaskaadjuhtimissüsteemides muude parameetrite jaoks. Segu etteantud koostise tagamiseks või aparaadis materjali- ja soojustasakaalu säilitamiseks kasutatakse süsteeme mitmete ainete voolukiiruste suhte reguleerimiseks üheahelalistes või kaskaadsetes ACP-des.

Voolu reguleerimise süsteeme iseloomustavad kaks tunnust: juhtimisobjekti enda madal inerts; kõrgsageduslike komponentide esinemine vooluhulga muutumise signaalis, mis on põhjustatud torustikus esinevatest rõhupulsatsioonidest (viimased on põhjustatud pumpade või kompressorite tööst või juhuslikest voolu kõikumisest, kui voolu drosseltakse läbi piirava seadme).

Joonisel fig. 2.1 on objekti skemaatiline diagramm voolukiiruse reguleerimisel. Tavaliselt on selline objekt torujuhtme lõik vooluhulga mõõtmise punkti vahel (näiteks piirava seadme paigaldamise koht 1 ) ja reguleeriv asutus 2. Selle lõigu pikkus määratakse piiravate seadmete ja reguleerivate asutuste paigaldamise eeskirjadega ning see on tavaliselt mitu meetrit. Kanali "aine vool läbi ventiili - aine vool läbi voolumõõturi" dünaamikat kirjeldab ligikaudselt puhta viivitusega esimest järku perioodiline link. Neto viivitusaeg on tavaliselt

Riis. 2.1. Objekti skemaatiline diagramm vooluhulga reguleerimisel: / - vooluhulgamõõtur; 2 - juhtventiil

seab gaasi jaoks sekundi murdosa ja vedeliku jaoks mõne sekundi; ajakonstandi väärtus on mõni sekund.

Reguleeritava objekti väikese inertsi tõttu seatakse ACP arvutamise automatiseerimisvahendite ja meetodite valikule erinõuded. Eelkõige tööstusrajatistes muutub vooluhulga reguleerimise ja reguleerimise ahelate inerts proportsionaalseks objekti inertsiga ja seda tuleks juhtimissüsteemide arvutamisel arvesse võtta.

Ligikaudne hinnang üksikute vooluahela elementide netoviivituse ja ajakonstandite kohta näitab (joonis 2.2), et tänapäevaseid dünaamilise kompenseerimise põhimõttel ehitatud primaarvoolumuundureid võib pidada võimenduslülideks. Täiturmehhanismi lähendatakse esimest järku aperioodilise lüliga, mille ajakonstandiks on mitu sekundit, ja positsioneeride kasutamisel suureneb täiturmehhanismi jõudlus oluliselt. Juhtimis- ja reguleerimisvahendeid ühendavad impulssliinid on aproksimeeritud puhta viivitusega esimest järku perioodilise lingiga, mille parameetrid on määratud liini pikkusega ja asuvad mõne sekundi jooksul. Suurte vahemaade korral vooluahela elementide vahel on vaja paigaldada täiendavad võimsusvõimendid piki impulssliini pikkust.

Objekti väikese inertsi tõttu võib töösagedus osutuda maksimaalsest kõrgemaks, mis piirab tööstusregulaatori normaalse töö piirkonda, mille piires rakendatakse standardseid regulatsiooniseadusi. Väljaspool seda piirkonda erinevad regulaatorite dünaamilised omadused tavapärastest, mille tulemusena on vaja sisse viia tööseadistuste parandused, võttes arvesse kehtivaid reguleerimise seadusi.

Riis. 2.2. Voolu juhtimise süsteemi plokkskeem:

1 - objekt; 2 - primaarvooluandur; 3 - regulaator; 4 - impulssliinid; 5 - täitevseade

Reguleerimisseaduste valiku määrab tavaliselt siirdeprotsesside nõutav kvaliteet. PI-kontrollereid kasutatakse voolukiiruse reguleerimiseks ilma staatilise veata üheahelalistes ACP-des. Kui ACP voolukiirus on kaskaadjuhtimissüsteemi sisemine ahel,

Riis. 2.3. Voolu reguleerimise skeemid pärast tsentrifugaali (a) ja kolb ( b) pumbad:

/ - vooluhulgamõõtur; 2 - juhtventiil; 3- regulaator; 4 - pump

Vooluregulaator saab rakendada P-regulatsiooni seadust. Kõrgsagedusliku müra olemasolul voolusignaalis võib diferentsiaalkomponentidega regulaatorite kasutamine juhtimisseaduses ilma signaali eelneva tasandamiseta kaasa tuua süsteemi ebastabiilse töö. Seetõttu ei ole tööstuslikes voolujuhtimissüsteemides PD- või PID-regulaatorite kasutamine soovitatav.

Voolu reguleerimissüsteemides kasutatakse voolukiiruse muutmiseks ühte kolmest meetodist:

aine voolu drossel läbi torujuhtmele paigaldatud regulaatori (ventiil, siiber, siiber);

rõhu muutmine torustikus reguleeritud energiaallika abil (näiteks pumba mootori pöörete arvu või ventilaatori labade pöördenurga muutmine);

möödaviik, s.o liigse aine ülekandmine magistraaltorustikust möödaviiguliinile.

Voolukiirust pärast tsentrifugaalpumpa juhitakse väljalasketorustikule paigaldatud juhtventiiliga (joonis 2.3, a). Kui vedeliku pumpamiseks kasutatakse kolbpumpa, on sellise ACP kasutamine vastuvõetamatu, kuna regulaatori töötamise ajal võib klapp täielikult sulguda, mis põhjustab torujuhtme rebenemise (või ventiili paigaldamisel tõusu. pumba imemise juures). Sel juhul kasutatakse voolu juhtimiseks voolu möödaviiku (joonis 2.3, b).

Puisteainete voolukiirust reguleeritakse, muutes kontrollventiili avanemisastet punkri väljalaskeava juures (joonis 2.4, a) või konveierilindi kiirust muutes (joonis 2.4, b). Sel juhul võib voolumõõtjana toimida kaalumisseade, mis määrab konveierilindil oleva materjali massi.

Kulude suhte reguleerimine kahte ainet saab läbi viia ühe kolmest allpool kirjeldatud skeemist.

1. Määratlemata kogutootlikkuse korral ühe aine tarbimine (joon. 2.5, a) G 1 , mida nimetatakse "meistriks", võib suvaliselt muutuda; teist ainet tarnitakse konstantses vahekorras juures esimesega, nii et "orja" vool on yG 1 .

Riis. 2.4. Lahtise tahke aine voolu reguleerimise skeemid:

a - reguleerimisklapi avanemisastme muutmine; b - konveieri kiiruse muutmine; / - punker; 2 - konveier; 3 - regulaator; 4 - reguleeriv siiber; 5 - elektrimootor

Mõnikord kasutatakse suhteregulaatori asemel ühe muutuja jaoks suhtereleed ja tavalist regulaatorit (joonis 2.5.6). Relee väljund 6, määrates määratud suhte suhte y, antakse ülesande kujul regulaatorile 5, mis tagab "orja" voolukiiruse säilimise.

Antud "juhtiva" voolukiiruse juures kasutatakse lisaks ACP suhtarvudele ka "juhtiva" voolukiiruse ACP-d (joon. 2.5, c). Sellise skeemi korral tarbimise ülesande muutumise korral G\ tarbimine muutub automaatselt G% (antud vahekorras koos Gi).

Voolukiiruse suhte ACP on kolmanda tehnoloogilise parameetri kaskaadi juhtimissüsteemi sisemine ahel juures(näiteks temperatuur seadmes). Kell

Riis. 2.5. Voolukiiruse reguleerimise skeemid:

a, b- väljakujunemata kogukoormusega; v- antud kogukoormusel; G- antud kogukoormusel ja suhtekoefitsiendi korrigeerimine kolmanda parameetriga; ", 2 - vooluhulgamõõturid; 3 - suhte regulaator; 4, 7 - juhtventiilid; 5 - vooluregulaator; 6 - suhte relee; 8 - Temperatuuri regulaator; 9 - piirav seade

seatud suhtekoefitsient määratakse välise kontrolleri poolt sõltuvalt sellest parameetrist nii, et Gi= y{ y) G\ (Joon. 2.5, d). Nagu eespool märgitud, on ACP kaskaadsete seadistamise eripära see, et piirang Hrn ^ Yar ^ Yarv seatakse sisemise regulaatori ülesandele. ACP voolukiiruse suhte puhul vastab see piirangule Yh ^ y ^ Yb- Kui välise regulaatori väljundsignaal ületab [dg pH, x pv], jääb suhte regulaatori viide maksimaalsele lubatud väärtusele. juures(st Yh või Yb) – taseme juhtimine. Tase on aparaadi hüdrodünaamilise tasakaalu kaudne näitaja. Taseme püsivus näitab materjalibilansi järgimist, kui vedeliku sissevool on võrdne äravooluga ja taseme muutumise kiirus on null. Tuleb märkida, et "sissevool" ja "äravool" on siin üldmõisted. Lihtsamal juhul, kui aparaadis (kollektorid, vahepaagid, vedelfaasireaktorid) faasimuutusi ei toimu, võrdub sissevool seadmesse juhitava vedeliku voolukiirusega ja äravool on võrdne vooluga. seadmest eemaldatud vedeliku kiirus. Keerulisemates protsessides, millega kaasneb ainete faasiseisundi muutumine, on tase iseloomulik mitte ainult hüdraulilistele, vaid ka soojus- ja massiülekandeprotsessidele ning sisse- ja väljavool arvestab ainete faasimuutusi. Sellised protsessid toimuvad aurustites, kondensaatorites, aurustites, destilleerimiskolonnides jne.

Üldjuhul kirjeldatakse tasememuutust vormi võrrandiga

(2.1)

kus S on seadme horisontaalse (vaba) osa pindala; G B x,

Sõltuvalt taseme hoidmise nõutavast täpsusest kasutatakse ühte kahest järgmisest juhtimismeetodist:

Riis. 2.6. Positsioonitaseme juhtimisahela näide:

/ - pump; 2 - aparaat; 3 - taseme indikaator; 4 - taseme regulaator; 5,6 - juhtventiilid

1) asendijuhtimine, mille käigus hoitakse seadme taset kindlaksmääratud, üsna laiades piirides: L„^ L^. L B . Sellised juhtimissüsteemid paigaldatakse vedelikukollektoritele või vahemahutitele.

Riis. 2.7. Pideva taseme kontrolli skeemid:

a- regulatsioon “sissevoolu kohta”; b- määrus "kanalisatsiooni kohta"; v- AKV kaskaad; / - taseme regulaator; 2 - juhtventiil; 3, 4 - voolumõõturid; 5 - suhte regulaator

(joon. 2.6). Kui taseme piirväärtus on saavutatud, lülitub vool automaatselt ümber reservpaaki;

2) pidev reguleerimine, mis tagab taseme stabiliseerumise etteantud väärtuse juures, s.o. L = L°.

Eriti kõrged nõuded esitatakse taseme reguleerimise täpsusele soojusvahetites, milles vedeliku tase mõjutab oluliselt soojusprotsesse. Näiteks aurusoojusvahetites määrab kondensaadi tase tegeliku soojusülekande pinna. Sellistes ACP-des kasutatakse taseme juhtimiseks ilma staatilise veata PI-kontrollereid. P-kontrollereid kasutatakse ainult juhtudel, kui kõrge kvaliteedikontroll ei ole vajalik ja häiretel süsteemis puudub konstantne komponent, mis võib viia staatilise vea kuhjumiseni.

Kui seadmes pole faasiteisendusi, reguleeritakse selle taset kolmel viisil:

vedeliku voolukiiruse muutus seadme sisselaskeava juures (regulatsioon "sissevoolul", joonis 2.7, a);

vedeliku voolukiiruse muutus aparaadi väljalaskeavas (regulatsioon "äravoolul", joon. 2.7.6);

vedeliku voolukiiruste suhte reguleerimine seadme sisse- ja väljalaskeava juures tasemekorrektsiooniga (ACP kaskaad, joon. 2.7, c); parandusahela keelamine võib viia taseme reguleerimise ajal vigade kuhjumiseni, kuna suhte regulaatori seadistamisel tekkivate vältimatute vigade tõttu ei ole vedeliku voolukiirused seadme sisselaske- ja väljalaskeavas üksteisega täpselt võrdsed. ja objekti integreerivate omaduste tõttu [vt. võrrand (2.1)] tase aparaadis pidevalt tõuseb (või väheneb).

Kui aparaadi hüdrodünaamiliste protsessidega kaasnevad faasimuutused, on võimalik taset reguleerida jahutusvedeliku (või jahutusvedeliku) toite muutmisega, nagu on näidatud joonisel fig. 2.8. Sellistes seadmetes on tase omavahel seotud teiste parameetritega (näiteks rõhk), seetõttu tuleb valida iga konkreetse taseme reguleerimise meetod.

Riis. 2.8. Aurusti taseme juhtimisahel:

1 - aurusti; 2 - taseme regulaator; 3 - juhtventiil

Riis. 2.9. Keevkihi taseme juhtimine:

a- granuleeritud materjali eemaldamine; b - gaasitarbimise muutus; 1 - keevkihtaparaat; 2 - taseme regulaator; 3 - reguleeriv asutus

Sel juhul tuleb see läbi viia, võttes arvesse ülejäänud juhtkontuure.

Taseme reguleerimise süsteemides on erilisel kohal granuleeritud materjali keeva (keev)kihiga seadmete tasemekontrollisüsteemid. Keevkihi taseme stabiilne hoidmine on võimalik gaasi voolukiiruse ja kihi massi suhte üsna kitsastes piirides. Gaasi voolukiiruse (või granuleeritud materjali voolukiiruse) oluliste kõikumiste korral kantakse kiht minema või vajub. Seetõttu seatakse eriti kõrged nõudmised keevkihi taseme reguleerimise täpsusele. Granuleeritud materjali voolukiirus seadme sisse- või väljalaskeava juures (joonis 2.9, a) või gaasi voolukiirus kihi veeldamisel (joonis 2.9, b).\

Rõhu reguleerimine. Rõhk näitab gaasifaasi voolukiiruste suhet seadme sisse- ja väljalaskeava juures. Rõhu püsivus annab tunnistust materjalibilansi järgimisest gaasifaasis. Tavaliselt stabiliseeritakse rõhk (või vaakum) tehnoloogilises üksuses mis tahes seadmes ja kogu süsteemis reguleeritakse see vastavalt liini ja seadme hüdraulilisele takistusele. Näiteks mitmekihilises aurustis (joonis 2.10) stabiliseerub vaakum viimases aurustis. Ülejäänud seadmetes kehtestatakse häirete puudumisel haruldus, mis määratakse materjali- ja soojusbilansi tingimustest, võttes arvesse tehnoloogilise liini hüdraulilist takistust.

Juhtudel, kui rõhk mõjutab oluliselt protsessi kineetikat, on rõhu stabiliseerimissüsteem eraldi seadmetes. Näiteks võib tuua rektifikatsiooniprotsessi, mille puhul faasitasakaalu kõver sõltub oluliselt rõhust. Lisaks on binaarse rektifikatsiooni protsessi reguleerimisel sageli kaudne

kasutatakse segu koostise, selle keemistemperatuuri indikaatorit, mis on koostisega ainulaadselt seotud ainult konstantsel rõhul. Seetõttu on toodete destilleerimiskolonnides tavaliselt ette nähtud spetsiaalsed rõhu stabiliseerimissüsteemid (joonis 2.11).

Gaasifaasi seadme materjalibilansi võrrand on kirjutatud järgmisel kujul:

kus V - aparaadi maht; 0 V x ja (Svykh on vastavalt seadmesse tarnitud ja sealt välja antud gaasi voolukiirus; G 0 e on seadmes moodustunud (või tarbitud) gaasi mass ajaühikus.

Nagu nähtub võrrandite (2.1) ja (2.2) võrdlusest, on rõhu reguleerimise meetodid sarnased taseme reguleerimise meetoditega. Ülaltoodud rõhu ACP näidetes valiti juhttoimingutega kolonni ülemisest osast eemaldatud kondenseerimata gaaside voolukiirus (st G Bb ix, joonis 2.11) ja jahutusvee voolukiirus baromeetrilisse kondensaatorisse. , mis mõjutab sekundaarse auru kondenseerumiskiirust (m st G 0 6 peal, joon. 2.10).

Rõhu reguleerimissüsteemide hulgas on eriline koht aparaadi rõhulanguse reguleerimise süsteemidel, mis iseloomustab hüdrodünaamilist režiimi, mis mõjutab oluliselt protsessi kulgu. Sellised seadmed on näiteks pakitud kolonnid (joonis 2.12, a), keevkihtseadmed (joonis 2.12.6) jne.

Temperatuuri reguleerimine. Temperatuur on süsteemi termodünaamilise oleku indikaator ja seda kasutatakse a

Riis. 2.10. Vaakumi juhtimine mitmekihilises aurustis:

1,2 - aurustid; 3 - baromeetriline kondensaator; 4 - harvendamise regulaator; 5 - juhtventiil

Riis. 2.11. ACP rõhk destilleerimiskolonnis:

/ - Veerg; 2 - püstjahuti; 3 - tagasijooksuvõime; 4 - rõhuregulaator; 5 - juhtventiil

Riis. 2.12. Diferentsiaalrõhu juhtimisahel: a- täidisega kolonniaparaadis; b - keevkihtseadmes; / - aparaat; 2 - diferentsiaalrõhu regulaator; 3 - juhtventiil

soojusprotsesside reguleerimisel reisikoordinaat. Temperatuuri reguleerimissüsteemides olevate objektide dünaamilised omadused sõltuvad protsessi füüsikalis-keemilistest parameetritest ja aparaadi konstruktsioonist. Seetõttu on võimatu sõnastada üldisi soovitusi AKV temperatuuri valimiseks ja iga konkreetse protsessi analüüs on vajalik.

AKV temperatuuri üldtunnused hõlmavad termiliste protsesside ja tööstuslike temperatuuriandurite märkimisväärset inertsust. Seetõttu on temperatuuri reguleerimise süsteemide projekteerimisel üks peamisi ülesandeid andurite inertsi vähendamine.

Vaatleme näiteks kaitseümbrises oleva termomeetri dünaamilisi omadusi (joonis 2.13, a). Termomeetri ehitusskeemi saab kujutada nelja soojusvõimsuse jadaühendusena (joonis 2.13.6): kaitsekate 1, õhuvahe 2, termomeetri seinad 3 ja tegelik töövedelik 4. Kui jätame tähelepanuta iga kihi soojustakistuse, saab kõiki elemente lähendada esimest järku aperioodiliste linkidega, mille võrrandid on kujul:

M /- vastavalt katte, õhupilu, seina ja vedeliku mass; c P j - erisoojusvõimsused; al, a.ts- soojusülekandetegurid; ^ l. Hz- soojusülekande pinnad.

Nagu on näha võrranditest (2.3), on temperatuuriandurite inertsi vähendamise peamised suunad järgmised:

soojusülekande koefitsientide suurenemine anduri paigalduskoha õige valiku tulemusena keskkonnast kaanele; sel juhul peaks kandja liikumiskiirus olema maksimaalne; kui muud asjaolud on võrdsed, on eelistatavam termomeetreid paigaldada vedelas faasis (võrreldes gaasilisega), kondenseeruva auruga (võrreldes kondensaadiga) jne;

kaitsekatte soojustakistuse ja soojusmahtuvuse vähenemine selle materjali ja paksuse valiku tulemusena;

õhupilu ajakonstandi vähendamine täiteainete (vedelik, metallilaastud) kasutamise tõttu; termoelektriliste muundurite (termopaaride) puhul on tööliitmik joodetud kaitsekatte külge;

esmase muunduri tüübi valik; Näiteks takistustermomeetri, termopaari või mõõdiktermomeetri valimisel tuleb arvestada, et madala inertsiga versiooni termopaaril on kõige väiksem inerts ja manomeetrilisel termomeetril on suurim inerts. pH reguleerimine. PH-juhtimissüsteemid saab jagada kahte tüüpi, olenevalt nõutavast juhtimistäpsusest. Kui pH muutumise kiirus on väike ja selle kõikumise lubatud piirid on piisavalt laiad, kasutatakse asendijuhtimissüsteeme, mis hoiavad pH määratud piirides: pH H sgpH

Objektide ühine tunnus pH reguleerimise ajal on nende staatiliste omaduste mittelineaarsus, mis on seotud pH mittelineaarse sõltuvusega reaktiivide tarbimisest. Joonisel fig. 2.14 näitab tiitrimiskõverat, mis iseloomustab

Riis. 2.13. Fundamentaalne (a) ja struktuurne (b) termomeetri ahelad: 1 - kaitseümbris; 2 - õhuvahe; 3 - termomeetri sein; 4 - töövedelik

Riis. 2.14. pH väärtuse sõltuvus reaktiivi kulust

pH versus happe tarbimine G\. Erinevate eelseadistatud pH väärtuste puhul saab sellel kõveral eristada kolme iseloomulikku piirkonda: esimene (keskmine), mis viitab peaaegu neutraalsele keskkonnale, on lähedane lineaarsele ja seda iseloomustab väga suur võimendus; teine ​​ja kolmas sektsioon, mis on seotud tugevalt aluselise või happelise keskkonnaga, on kõige suurema kumerusega.

Esimeses osas läheneb objekt oma staatilises karakteristikus releeelemendile. Praktikas tähendab see, et lineaarse ACP arvutamisel on regulaatori võimendus nii väike, et ületab tööstuslike regulaatorite töösätteid. Kuna tegelik neutraliseerimisreaktsioon toimub peaaegu silmapilkselt, määratakse aparaatide dünaamilised omadused segamisprotsessiga ning segamisseadmetega seadmetes kirjeldatakse üsna täpselt viivitusega 1. järku diferentsiaalvõrranditega. Sel juhul, mida väiksem on aparaadi ajakonstant, seda keerulisem on tagada protsessi stabiilset reguleerimist, kuna instrumentide ja regulaatori inerts ning impulsiliinide viivitus hakkavad mõjutama.

Stabiilse pH reguleerimise tagamiseks kasutatakse spetsiaalseid süsteeme. Joonisel fig. 2.15, a näitab näidet kahe juhtventiiliga pH reguleerimissüsteemist. Klapp 1, suure nimiläbimõõduga, on ette nähtud jämedavoolu reguleerimiseks ja on seatud kontrolleri väljundsignaali maksimaalsele variatsioonivahemikule [NS NS , NS pv ] (Joon. 2.15.6, kõver /). Klapp 2, kasutatakse täpseks reguleerimiseks, on mõeldud väiksema läbilaskevõimega ja on seatud nii, et millal NS R = x R °+<А see on täiesti avatud ja millal x lk = x v ° -A - täielikult suletud (kõver 2). Niisiis

Riis. 2.15. Näide pH reguleerimissüsteemist:

a - funktsionaalne diagramm; b - ventiilide staatilised omadused; 1, 2 - juhtventiil; 3 - pH regulaator

Riis. 2.16. Objekti staatiliste omaduste tüki-lineaarne lähendamine pH reguleerimisel.

Riis. 2.17. Kahe regulaatoriga pH-juhtimissüsteemi plokkskeem

seega pH väikese kõrvalekaldega pH-st °, kui Xp °-L ^ AHr ^ lgr 0 +) A, klapi avanemisaste / praktiliselt ei muutu ja reguleerimist teostab klapp 2. Kui \NS R-x p ° | > L, klapp 2 jääb lõppasendisse ja reguleerimine toimub klapi / abil.

Staatilise karakteristiku teises ja kolmandas lõigus (joonis 2.14) kehtib selle lineaarne lähendus ainult väga kitsas pH muutuse vahemikus ning reaalsetes tingimustes võib lineariseerimisest tulenev kontrollviga osutuda lubamatult suureks. Sel juhul saadakse täpsemad tulemused tüki-lineaarse lähenduse abil (joonis 2.16), mille puhul lineariseeritud objektil on muutuv võimendus:

Jah riis. 2.17 näitab sellise ACP plokkskeemi. Olenevalt LRN-i mittevastavusest lülitatakse sisse üks regulaatoritest, mis on reguleeritud objekti vastavale võimendusele.

Koostise ja kvaliteediparameetrite reguleerimine. Keemiatehnoloogia protsessides on oluline roll toodete kvaliteediparameetrite (gaasisegu koostis, konkreetse aine kontsentratsioon voolus jne) täpne hoidmine. Neid parameetreid iseloomustab mõõtmise keerukus. Mõnel juhul kasutatakse koostise mõõtmiseks kromatograafilist meetodit. Sel juhul on mõõtmistulemus teada diskreetsetel aegadel, mis on üksteisest kromatograafi tsükli kestuse võrra eraldatud. Sarnane olukord tekib siis, kui ainsaks võimaluseks toote kvaliteeti mõõta on mingil määral proovide mehhaniseeritud analüüs.

Riis. 2.18. AKV toote kvaliteediparameetri plokkskeem:

1 - objekt; 2 - kvaliteedianalüsaator; 3 - arvutusseade; 4 - regulaator

Mõõtmise diskreetsus võib kaasa tuua märkimisväärseid lisaviivitusi ja dünaamilise juhtimise täpsuse vähenemist. Mõõtmisviivituse soovimatu mõju vähendamiseks kasutatakse mudelit toote kvaliteedi seostamiseks muutujatega, mida pidevalt mõõdetakse. See mudel võib olla üsna lihtne; mudeli koefitsiente täpsustatakse, võrreldes sellest arvutatud ja järgmise analüüsi tulemusena leitud kvalitatiivse parameetri väärtust (sellise täpsustamise algoritme on kirjeldatud punktis 5.8). Seega on kvaliteedi reguleerimise üheks ratsionaalseks meetodiks reguleerimine kaudse arvutusliku indikaatoriga koos selle arvutamise algoritmi täpsustusega, mis põhineb otseste analüüside andmetel. Mõõtmiste vahel saab eelnevalt mõõdetud väärtusi ekstrapoleerides arvutada toote kvaliteediindeksi.

Toote kvaliteediparameetrite juhtimissüsteemi plokkskeem on näidatud joonisel fig. 2.18. Arvutusseade arvutab üldiselt pidevalt kvaliteediindeksi skoori x(t) valemi järgi

milles esimene liige peegeldab sõltuvust NS pidevalt mõõdetavatest protsessimuutujatest või nendega dünaamiliselt seotud suurustest, näiteks tuletistest, ja teine ​​- ekstrapoleeriva filtri väljundist.

Koostise ja kvaliteedi reguleerimise täpsuse parandamiseks kasutatakse automaatse kalibreerimisseadmega instrumente. Sel juhul kalibreerib juhtimissüsteem perioodiliselt koostise analüsaatoreid, kohandades nende omadusi.

Tuumaelektrijaamade toiteplokkide normaalseks stabiilseks tööks on vaja säilitada mitmeid soojustehnika parameetreid kindlaksmääratud piirides. Neid funktsioone rakendavad soojustehnika parameetrite automaatse reguleerimise süsteemid, mille usaldusväärsest, tõhusast ja stabiilsest tööst sõltub suuresti jõuallika kui terviku töö.

Kokku on ühel TEJ jõuallikal umbes 150 lokaalset automaatjuhtimissüsteemi (regulaatorit), millest umbes 30-35 saab omistada kõige olulisematele, mille rikke korral lülitatakse jõuallikas reeglina välja kaitsed (tasemeregulaatorid SG-s, deaeraator, BRU-СН, rõhk I ahelas jne) või on toiteploki koormuse vähenemine (tasemeregulaatorid HPH-s).

Parameetrite pikaajaline käsitsi hoidmine on keeruline, töömahukas ja nõuab operatiivpersonalilt teatud oskusi. Toiteploki regulaatorite tööks ja töökorras hoolduseks on vaja, et personal tunneks automaatjuhtimise teooria põhitõdesid, tööpõhimõtteid, seadmeid ja riistvara, millel regulaatorid rakendatakse.

Automaatjuhtimissüsteeme kasutatakse siis, kui on vaja pikemat aega muuta või konstantsena hoida mis tahes füüsilisi suurusi, mida nimetatakse juhitavateks muutujateks (pinge, rõhk, tase, temperatuur, kiirus jne), mis iseloomustavad masina tööd, tehnoloogilist protsessi või liikuva objekti dünaamika.

Neid funktsioone rakendavaid seadmeid nimetatakse automaatseteks regulaatoriteks.

Reguleerimise objektiks on masin või paigaldis, mille määratud töörežiimi peab regulaator reguleerivate organite abiga säilitama. Regulaatori ja reguleerimisobjekti kombinatsiooni nimetatakse automaatseks reguleerimissüsteemiks.

"Kaskad-2" seadmetel põhinev automaatjuhtimissüsteem (CAP) on valmistatud instrumentaaldisaini mikroelektroonika baasil.

Peamiste teabeallikatena kasutati "Sapphire-22" tüüpi primaarmuundureid, millel on deformatsioonitundlikud elemendid, takistustermomeetrid ja termopaarid.

Vaatleme D07 seadme funktsionaalset diagrammi, mis lülitub sisse regulaatori tasakaaluga parameetri hetkeväärtusele (joonis 2.4).

Autoregulaatori isebalansseerimine praegusele väärtusele põhineb tugisignaali muutusel. Kui lüliti on asendis "P" (käsirežiim), vajutades nuppe "B" (rohkem) või "M" (vähem), seadistatakse regulaatori seadistus.

Joonis 2.4 - Autoregulaatori enesetasakaalu plokkskeem parameetri praeguse väärtuse jaoks

Lüliti asendis “A” (automaatrežiim) saadetakse P27 reguleerimisseadme (miinus 24V) väljundkäsud sisenditesse “” või “”, mis põhjustab muutusi D07 seadme väljundsignaalis. Regulaatori sisselülitamisel peatub P27 ploki juhtimpulsside mõju integraatorile (avanevad BVR relee normaalselt suletud kontaktid) ja regulaatori ülesanne jääb võrdseks tehnoloogilise parameetri väärtusega lülitamise hetkel. peal.

VVER-1000 reaktori juhtimissüsteem

NR juhtimis- ja kaitsesüsteemiga lahendatavad ülesanded:

1. Reaktori võimsuse või muu parameetri muutuse tagamine vajalikus vahemikus vajalikul kiirusel ja võimsuse või muu parameetri hoidmine teatud etteantud tasemel Seetõttu on selle funktsiooni tagamiseks vaja spetsiaalseid juhtimis- ja ohutuselemente. Neid nimetatakse automaatseteks juhtorganiteks (AR).

2. Tuumareaktori reaktsioonivõime muutuste kompenseerimine. Seda ülesannet täitvaid spetsiaalseid KMS-i asutusi nimetatakse kompensatsiooniorganiteks.

3. Tuumareaktorite ohutu töötamise tagamine, mida on võimalik teostada tuumareaktorite abil lõhustumise ahelreaktsiooni lõpetamise teel hädaolukordades.

CPS on loodud:

Tuumareaktori võimsuse automaatseks reguleerimiseks vastavalt TG poolt võrku antud võimsusele või võimsuse stabiliseerimiseks etteantud tasemel;

Tuumareaktorite käivitamiseks ja toiteks käsitsi režiimil;

Reaktiivsuse muutuste kompenseerimiseks käsitsi ja automaatrežiimis;

Tuumarelvade hädakaitse;

AZ aktiveerimise põhjustest märku andmiseks;

Mõnede AZ-signaalide automaatseks manööverdamiseks;

Juhtsüsteemis esinevatest riketest teavitamiseks;

NR-i VÕI asukoha signaliseerimiseks juhtimisruumis ja juhtimisruumis, samuti teabe väljakutsumiseks iga OR asukoha kohta IVS EB ICMS-is.

Reaktorit juhitakse tuumas olevate kütusetuumade CRP kulgemise mõjutamisega.

Välja töötatud CPS NR näeb ette meetodi tahkete neeldurite sisestamiseks varraste kujul. Koos mehaaniliste juhtseadmetega sisestatakse primaarringi jahutusvedelikku boorhappe lahus. Töövõimsuse juhtimine toimub tahket neeldurit sisaldavate täitevorganite mehaanilise liikumisega.

Nõuded CPS-ile:

1. Elektriliste parameetrite ja režiimide kohta:

CPS on mõeldud toiteallikaks vähemalt kahest sõltumatust toiteallikast; ühe allika kadumise korral säilib CPS-i töö;

Toiteallika parameetrite pikaajalisel katkestamisel ei toimu hädakaitse (EP) vale tööd ja regulaatorid ei liigu spontaanselt;

KMS peaks tagama infovahetuse erinevate süsteemidega.

2. Usaldusväärsus:

CPS-i kasutusiga ei ole lühem kui 10 aastat;

MTBF juhtimisfunktsioonide jaoks 10 5 tundi;

Tuumareaktori seiskamist nõudvate AZ-funktsioonide kättesaamatuse koefitsient ei ületa 10 -5;

Keskmine taastumisaeg on 1 tund.

3. Seadmesse:

CPS-seadmed võimaldavad funktsionaalset kontrollimist, aga ka CPS-i parameetreid kontrollvahendite abil käivitamise ettevalmistamise ajal, kui tuumareaktor töötab ilma seda peatamata, ilma et see häiriks süsteemi funktsioone ja reaktorijaama töövõimet (RE). );

Sideliinid on projekteeritud nii, et tulekahju ühes liinis ei põhjustaks funktsioonide täitmise võimatust.

4. Täiturmehhanismidele:

Spontaanse liikumise kõrvaldamine reaktiivsuse suurenemise suunas (rikke, võimsuse kaotuse jms korral);

Liikumise töökiirus 20 ± 2 mm sekundis;

Tööorganite aktiivsesse tsooni viimise aeg on 1,5 - 4 sek;

Aeg AZ-signaali väljastamisest liikumise alguseni on 0,5 sek;

Regulaatori töökäik on 3500 mm.

CPS-i koostis

PTK SGIU-M

PTK AZ-PZ

PTK ARM-ROM-UPZ

Seadmete toiteallikas.

Universaalsetel masinatel teostab tehnoloogilise protsessi ja masina parameetrite kontrolli masina operaator. Samuti teeb ta otsuseid seadmete ümberehitamise, seadmete seiskamise, jahutusvedeliku tarnimise jms kohta. Teostatakse PMG (paindliku tootmismooduli) või automaatliini seadmete parameetrite säilitamine kontrollsüsteem(Joonis 12.1), mis sisaldab juhtimis- ja diagnostikavahendeid, mis võimaldab PMG kasutamisel loobuda tehnoloogilise protsessiga otseselt seotud töötajatest. PMG juhtimissüsteem kasutab kahte teabeallikat: programmi PMG normaalsest talitlusest kõrvalekallete jälgimiseks ja diagnostikaseadmetelt pärinevat teavet, näiteks tagasiside andureid, mis mõõdavad tööorganite töökehade liikumisparameetreid (kiirust, koordinaate). masin ja selle abimehhanismid või automaatikaseadmed.

Riis. 12.1.

Operaatori funktsioonide täitmiseks mõeldud lisavahendid on ühendatud süsteemiks, mis sisaldab juhtimis- ja mõõte- ja diagnostikaseadmeid ja -instrumente (koos anduritega jälgitavate parameetrite väärtuse määramiseks), seadmeid teabe kogumiseks ja esmaseks töötlemiseks ning otsuste tegemiseks.

Operaatori vahetamise korral peab süsteem: jälgima PMG mehhanismide tööd, töötehnoloogilise protsessi kulgu, valmistoote kvaliteeti, tuvastama kõrvalekaldeid tavapärasest.

PMG toimimine, sealhulgas need, mis ei ole veel tõrkeid ja ebaõnnestumisi põhjustanud, kuid võivad tulevikus saada nende põhjuseks; parandada rikkeid ja tõrkeid; kujundama otsuseid, mis on vajalikud PMG automaatseks jätkamiseks pärast ühel või teisel põhjusel ajutist peatumist; vajadusel katkestada PMG töö, helistada reguleerijale ja teavitada teda normaalsest talitlusest kõrvalekaldumise põhjusest.

Masina töövõime säilitamise süsteem koosneb mitmest alamsüsteemist, mis töötavad koos või autonoomselt, olenevalt projekteerimislahendustest või tootmistingimustest. Nende hulka kuuluvad lõikeriista seisukorra jälgimise alamsüsteem, kvaliteedikontrolli alamsüsteem, masinamehhanismide töö jälgimise alamsüsteem ja mehhanismide diagnoosimise alamsüsteem.

Seadmed alamsüsteemid lõikeriista seisukorra jälgimiseks saab teostada perioodilist või voolu juhtimist (joon. 12.2, 12.3). Väikesed aksiaalsed tööriistad (puurid, kraanid, otsfreesid läbimõõduga kuni 6-8 mm), samuti muud tööriistad, kui nende seisukorra jooksev jälgimine on võimatu või ebaotstarbekas, kuuluvad perioodilisele kontrollile. Selle protseduuri rakendamiseks tuleb anda käsk masin peatada.

Juhtseade võib asuda masina tööpiirkonnas, tööriista kandval seadmel, tööriistasalves. Mõõtmismeetod on tavaliselt otsene, kasutades induktiivseid, elektromehaanilisi või fotoelektrilisi andureid. Joonisel fig. 12.2 on kujutatud diagrammi tööriista 2 oleku jälgimiseks mitmeotstarbelisel masinal 6. Pärast tooriku 1 töötlemist ja tööriista sissetõmbamist puuriga puutub kokku sond 3. 5. Viimase märguande peale hakkab sond 3. juhtimissüsteem annab käsu töötlemine peatada ja tööriist asendada teise tööriistaga või kutsuda hooldustehnik. Andurina saab kasutada BVK tüüpi andurit või Halli andurit, mis suurendab oluliselt selle kasutusiga ja töökindlust.

Seisundi jälgimiseks lõikeriist peal treipink kasutage lõikuri tipu koordinaatide mõõtmise meetodit. Pärast

Järgmisel käigul liigub lõikur kontrollasendisse ja kui lõikuri otsa ja spetsiaalse kontaktplaadi vahel puudub elektriline kontakt, antakse signaal töötlemisprotsessi katkestamiseks, millele järgneb tööriista vahetus või kutse hooldustehnik.

pea; 3- tööriist; 4 - masina spindel

Riis. 12.2. Lõikeriista juhtimisskeem mitmeotstarbelisel masinal

Riis. 12.3. Mõõtepea asetamine mitmeotstarbelisele masinale: 1 - laud; 2- mõõtmine

Kontrolli jaoks tööriistad mitmeotstarbelise masina salves, Kasutatakse telekaameraid, mis on valmistatud CCD maatriksite baasil, mis rahuldava pildikvaliteediga võivad oluliselt vähendada seadmete maksumust. Pilt instrumendist projitseeritakse ekraanile ning elektrooniline süsteem "loeb" pildi järjestikku ja kannab selle arvuti mällu. Pildi madala kvaliteedi tõttu kasutatakse selle taastamiseks spetsiaalseid matemaatilisi meetodeid. Rikke tuvastamiseks võrreldakse pärast uue instrumendi paigaldamist arvuti mällu salvestatud võrdluspilti sama, kuid juba töötava instrumendi pildiga. Pildi arvutimällu ülekandmiseks kuluv aeg on üsna lühike, mis võimaldab mõõtmisi teha ilma peatumata. Olenemata tööriista suurusest on kaamera alati samas asendis.

Perioodiline kontroll viiakse läbi ja kui on vaja sisestada parandus kontrollprogrammi kulunud või katkise tööriista asendamise korral tagavaraga. Selleks puuteanduriga mõõtepea abil pööramisel

tööpingid mõõdavad lõikurite üleulatust, mitmeotstarbelisel (vt joon. 12.3) - tööriista pikkust ja läbimõõtu.

Mõõtepea asub masina tööpiirkonnas kindlas asendis: mitmeotstarbelise laual või treipingi peatoel. Sellised mõõtmised võimaldavad tööriista "siduda" masina koordinaatsüsteemiga, saada teavet tööriista olemasolu kohta spindlis ning jälgida selle kulumist ja terviklikkust.

Kehtiva riigi kontroll allub aksiaalne tööriist, mille läbimõõt on suurem kui 8... 12 mm, ja lõikurid ja lõikurid erinevat tüüpi. Kontroll toimub lõikamisprotsessi ajal; selle eesmärk on vältida tööriista äkilisest rikkest tulenevaid hädaolukordi. Seiremeetod on peamiselt kaudne (põhineb pöördemomendil, peaajami mootori vooluväärtusel, koormusel, kiirendusel jne).

Seega, kui tööriist muutub nüriks, suureneb lõikejõud ja sellest tulenevalt ka mootori koormus (pöördemoment) ja selle mähiste kaudu voolav vool. Selle põhimõtte järgi töötava pöördemomendi anduri tundlikkus sõltub mootori tüübist, selle võimsusest ning mootori ja spindlisõlme vahelise kinemaatilise keti ülekandearvu väärtusest. Enne iga lõiketsükli alustamist tuleb tühikäigukoormust mõõta ja meelde jätta.

Masina kruvivõlli aksiaalkoormuse mõõtmine kasutades deformatsioonimõõturi andur, toesesse sisseehitatud kruvi võimaldab jälgida tööriista kulumist, samuti selle töörežiimi muutumist tooriku partii töötlemisel (näiteks registreeritakse muutus 0,2 ... 0,3 mm treipingil). Sellise anduri signaal on praktiliselt häireteta. Andur on väikese inertsiga, st. suudab registreerida kiiresti muutuvaid koormusi, mis on põhjustatud näiteks juhtkruvi ebaühtlasest pöörlemisest ühe pöörde jooksul.

Tornide, spindlikarpide ja spindlisõlmede koormuse mõõtmiseks on neisse sisse ehitatud deformatsioonilaagrite kujul valmistatud tensoandurid. Iga laagrikuuli pöörlemine vastava koormuse all põhjustab välisrõnga lokaalse deformatsiooni, mida tajuvad rõnga välispinnal olevasse soonde asetatud tensoandurid. Anduri väljundsignaali töötlemisel tuleb arvestada selle pulsatsiooniga, mille sagedus on otseselt seotud spindli kiirusega.

Seda kasutatakse laialdaselt erinevatele sõlmedele mõjuva koormuse mõõtmiseks piesoelektrilised õhuandurid(joon.12.4). Nende tundlikkus on kõrgem kui termistoridel ja ribalaius võimaldab tabada üsna kiireid muutusi tööriistale mõjuvas koormuses.

Selliste andurite kasutamisel rakendatavad disainilahendused on erinevad. Näiteks on need asetatud plaadile

Riis. 12.4. Piesoandurid lõikejõu mõõtmiseks: a

mõõtmise kontseptsioon; b - selle konstruktiivne rakendamine; (1 - elastne element; 2 - piesoelektriline andur; 3 - masinaosa; 4 - kontaktpinnad, / - anduri mõõtealus; R,- tõmbe-survejõud;

R, - kinnitusjõud

treipingi tornipea all. Loomiseks

eellaadige piesoelektriline andur peaks ulatuma pinnast 10 ... 15 mikroni võrra kõrgemale.

Tööriista kulumist saab määrata elastse laine kiirenduse suuruse järgi, mis

ulatub lõiketsoonist anduri paigalduskohani

(1kiirendusmõõtur) kinnitamine

vibroakustiline emissioon. Kui tööriist pöörleb, siis andur

asetada masina lauale; kui

tööriist on paigal ja toorik pöörleb - tööriistahoidikul või torni korpusel. Selliste andurite kasutamisel on see instrumentide jaoks vajalik

iga tüübi puhul määrake eelnevalt sagedusvahemik, in

mis kõige suuremal määral on parameetrite omavaheline seos

vibroakustiline emissioon koos instrumendi kulumise või purunemisega. Tooriku (või tööriista) ja anduri vaheliste ühenduste arv tuleks võimalikult vähendada, kuna neil on deformeeriv mõju (nõrgendab vibratsiooni), mis muudab mõõtmise keeruliseks.

Mõõdetakse tööriista tööaega taimer, sukeldu ja lõika aega - jõuandur või kiirendus(salvestatakse lõikeprotsessi alguse ja lõpu hetk), lõikejõudude komponentide väärtus - rõhuandurid hüdrostaatilistes spindlilaagrites või magnetoelastsed andurid, lõikemomendi mõõtmine, EMF - millivoltmeeter, tooriku ja tööriista vahelise kontakti elektritakistus - oommeeter.

Tuleb meeles pidada, et lõikeriista oleku automaatse juhtimise usaldusväärsus on suhteliselt madal. Põhjusteks võivad olla lõikeosa mikrolõhed, ebahomogeensus ja lokaalsed kõikumised nii töödeldava kui ka tööriista materjali kõvaduses ning muud tegurid, mida ei ole võimalik automaatsete vahenditega määrata. Seetõttu on soovitatav topeltjuhtimine tööriista vastupidavuse ressurss selle õigeaegseks asendamiseks ja tööriista tegelik seisund vastavalt ühele kaudsetest parameetritest (voolu juhtimine).

Seadmete projekteerimisel ei ole tööriista juhtimiseks kasutatavad andurid projekteeritud. Disainer valib seeriatoodangu või tellib spetsiaalse anduri, mille omadused vastavad käsilolevale ülesandele, ja ehitab selle masina vastavasse piirkonda.

Lõikeriistade seisukorra jälgimise alamsüsteemis kasutatavaid erinevaid seadmeid on kirjeldatud kirjanduses. Üks selline seade on PMG-s kasutatav monitorisüsteem. Seiresüsteem kontaktindikaatoriga (vt. joon. 12.5) põhineb masina etteandeajamilt tuleval teabel ja anduritel, mis registreerivad laua ja spindlisõlme liikumist. Monitori sisestatakse kolm andmemassiivi: 1) konstandid, mis määravad seadme seadistuse konkreetsel masinal, juhtimise tüübi ja anduri signaali taseme (näiteks voolu); 2) töövahendite küsimustikud, mis sisaldavad konstantseid andmeid konkreetsete tööriistade omaduste kohta; 3) iga töödeldava tooriku kohta koostatud juhtimisprogramm. Andmed sisestatakse klaviatuuri abil; teabe kuvamiseks kasutatakse ekraani või digitaalset kuvarit.

Riis. 12.5. Seireahel kontaktindikaatoriga: 1 - kontaktindikaator; 2 - tühi (detail); 3 - juhtpaneel; 4 - teabe sisestusseade; 5 - klemmid; 6 - peamine juhtarvuti; 7 -

loendur; 8 - impulssjoonlauad

TO kvaliteedikontrolli allsüsteemi seadmed(joon. 12.6) sisaldab mass- ja suurtootmises kasutatavaid aktiivjuhtseadmeid (PAK) ning partiitootmises kasutatavaid puuteandureid.

Kui vajalik automaatjuhtimine suurused, kujundid ja tooriku ja (või) töödeldud detaili erinevatele seadistuste täpsus

Riis. 12.6. Tüüpilised juhtimisskeemid töötlemise täpsuse jaoks PAK-i (o) ja automaatse reguleerimise ( 6)

töötlemisetappides kasutatakse PAK-i, mis võib asuda mõlemas masina tööpiirkonnas (joonis 12.6, a), ja automaatse tsükli juhtimisega. Samal ajal on masina juhtimissüsteemis korraldatud kaks teabevoogu. Esimene pakub töötlemisprotsessi vastavalt etteantud programmile, teist kasutatakse seadistustaseme reguleerimiseks. Töötlemisprotsessi juhtimisega tegeleb ka operaator, tema ülesandeks on masinate ja aktiivjuhtimisseadmete seadistustaseme reguleerimine. Teises teabevoos on kaks juhtimisahelat: silmus / viitab automaatsele juhtimissüsteemile PAC või automaatse häälestamise tööriista abil (joonis 1).

12.6, b), kontuur II- töötlemisprotsessi käsitsi korrigeerimise süsteemile, kasutades tavapärast mõõtmist

seade. Diagrammid on tinglikult tähistatud: TO - tehnoloogiline töö; IO - masina täitevorgan; MP - masina reguleerimise mehhanism; A

• - automaatne reguleerija; E - standardne; IP - mõõteseade; Op
• - operaator.

töötlemata kareduse jaoks

Sest mõõtmete juhtimine CNC- ja PMG-masinate toorikud ja (või) osad (ja mõnel juhul juhtpinna jaoks) on mõõtepead (IG) (mõnikord

nimetatakse kontaktindikaatoriteks). IG (joonis 12.7), mis koosneb elektroonikaplokiga komplekteeritud sondist ja juhtmevaba signaali edastamise seadmest (tavaliselt infrapunakiirtel), asub tööriistasalves, kust manipulaator liigutab selle spindlile (puurimisel- frees-puurimispingid) või pöörlev pea (treipinkidel).

Riis. 12.7. Mõõtepea: 1- sondi ots; 2 - sond; 3 -

ülekandemehhanism; 4 - sondi tasakaalustamise mehhanism; 5 - elektriline kontakt; 6 - puutesignaali plokikujundaja; 7 - elektroonilisele seadmele või saatjale saadetud signaal

Pliiatsi otsa ja katsepinna suhtelise liikumisega need puudutavad. Pliiats kaldub algsest asendist kõrvale,

IG sees olev elektriline kontakt avaneb ja puutesignaal genereeritakse

spetsiaalse vooluringi kaudu läheb läbi elektroonikaploki CNC-seadmesse, kus saadud andmeid võrreldakse vastava parameetri määratud väärtustega.

Sarnaseid IG-sid kasutatakse tooriku varude ja aluse juhtimiseks, toorikute vahepealseks juhtimiseks masinal töötlemisprotsessis ja töödeldava detaili lõplikuks juhtimiseks masinal. Sel juhul mõõdetakse kahe tasapinna vahelise kauguse määramiseks mõlemal neist kolme punkti koordinaadid ja arvutatakse nende erinevus. Ava keskpunkti asukoha määramiseks mõõdetakse radiaalse lõigu kolme punkti koordinaadid ja seejärel arvutatakse neid kolme punkti läbiva ringi keskpunkti koordinaadid (kõik need protseduurid viiakse läbi automaatselt.

Töötlemisseadmete projekteerimisel ei projekteerita tavaliselt PAK-i ja IG-d; nende arendamisega tegelevad spetsiaalsed disainiorganisatsioonid. Seadmete projekteerija-arendaja ehitab seadmesse seeriatoodangu või spetsiaalse seadme. Küll aga peab ta hoolitsema masina ja juhtseadme ühiseks tööks vajalike algoritmide väljatöötamise eest (mõõtmine, arvutused, otsustussoovitused).

Töötlemisprotsessi stabiilsus kaasaegsetel programmjuhtimisega tööpinkidel võimaldab mitte sisse ehitada mõõteseadmeid, vaid kasutada töötlemiskvaliteedi perioodiliseks kontrollimiseks kauplusesse paigaldatud koordinaatmõõtemasinat (CMM). Sel juhul paigaldab masina operaator või paigaldaja töödeldud detaili CMM-ile, mõõdab kontrollitud parameetreid ja vastavalt saadud tulemustele suunab detaili täiendavaks töötlemiseks või järgnevaks tehnoloogiliseks tööks ning vajadusel teeb masina ümberseadistuse. .

Alamsüsteem masinate mehhanismide töö jälgimiseks(joon. 12.8) sisaldab mitmeid mõõteseadmeid, mis registreerivad kõrvalekaldeid normist (näiteks tuvastatakse termoanduriga peaajami liikumise ülekuumenemine). Nende seadmete väljundis

Riis. 12.8. mehhanismide toimimise jälgimise allsüsteemi struktuur; IU, IU 2 ... IU „- mõõteseadmed; D -sensor; POS - esmane signaalitöötlus; USO-seade teabe kogumiseks ja töötlemiseks; UPR - otsustusseade; URR – lahenduse juurutamise seade

normaliseeritud signaalid, mis sisenevad teabe kogumise ja töötlemise seadmesse, kust need edastatakse otsustusseadmesse. Siin tehakse lisateavet arvesse võttes teatud otsus, mida edaspidi vastavate käskude kujul rakendatakse.

Oma struktuurilt on mikroprotsessorseadmed identsed tänapäevaste CNC-juhtseadmetega ja erinevad neist ainult välisseadmega suhtlemiseks mõeldud moodulite koostise, tagasisideandurite ja mõõteseadmete olemasolul.

Alamsüsteem mehhanismide seisundi diagnoosimiseks peab tagama masina töö minimaalse operaatori kaasamisega. Seal on seadmed tööpinkide, veerelaagrite, käigukastide, toitekastide ja muude sarnaste seadmete hüdrauliliste ajamite diagnoosimiseks.

Masina tüüpiliste deformatsioonisõlmede juhtimine ja kompenseerimine võimaldab tagada töötlemise täpsuse pikaajalisel tööl. Seega nihkub spindli koost kuumutamise tõttu, mis viib töötlemise täpsuse vähenemiseni. Sel juhul põhineb kompenseerimine sõlme osade tegelike nihkete perioodilisel mõõtmisel ruumis. Masina spindlile paigaldatud IG abil mõõdetakse selle laual oleva võrdluspinna asukoht või masinalauale paigaldatud tööriista juhtimiseks mõeldud IG abil võrdlussüdamiku asukoht. spindlis mõõdetakse. Järjestikuste mõõtmiste tulemuste erinevus määrab spindli nihke vastava ajavahemiku jooksul. Selle väärtuse sisestamine CNC-mällu võimaldab teil korrigeerida juhtimisprogrammis määratud liikumisi ja seeläbi kompenseerida termiliste deformatsioonide mõju.

Sellised diagnostikasüsteemid projekteerib tööpinkide projekteerija, tavaliselt masstoodangust või spetsiaalsetest elementidest, kuigi mõnel juhul on vaja välja töötada spetsiaalsed diagnostikaseadmed. Selliste seadmetena kasutatakse sageli lõõtsa releed.

Automaatne reguleerimine on tehnoloogiliste protsesside juhtimine, kasutades eelmääratletud algoritmidega täiustatud seadmeid.

Näiteks igapäevaelus saab automaatset reguleerimist teostada termostaadi abil, mis mõõdab ja hoiab ruumi temperatuuri etteantud tasemel.

Kui soovitud temperatuur on seadistatud, reguleerib termostaat automaatselt toatemperatuuri ja lülitab vastavalt vajadusele sisse või välja küttekeha või kliimaseadme, et hoida seadistatud temperatuuri.

Tootmises toimub protsessi juhtimine tavaliselt mõõteriistade ja automaatika abil, mis mõõdavad ja hoiavad vajalikul tasemel protsessi tehnoloogilisi parameetreid nagu: temperatuur, rõhk, tase ja voolukiirus. Käsitsi reguleerimine enam-vähem suurtootmises on keeruline mitmel põhjusel ja paljusid protsesse ei saa üldse käsitsi reguleerida.

Tehnoloogilised protsessid ja protsessimuutujad

Tehnoloogiliste protsesside normaalseks läbiviimiseks on vaja kontrollida nende kulgemise füüsilisi tingimusi. Füüsikalised parameetrid nagu temperatuur, rõhk, tase ja vooluhulk võivad muutuda mitmel põhjusel ning nende muutused mõjutavad protsessi. Neid muutuvaid füüsilisi tingimusi nimetatakse "protsessimuutujateks".

Mõned neist võivad vähendada tootmise efektiivsust ja suurendada tootmiskulusid. Automaatjuhtimissüsteemi ülesanne on minimeerida tootmiskadusid ja kontrollida kulusid, mis on seotud protsessimuutujate meelevaldse muutmisega.

Igas tootmises mõjutatakse toorainet ja muid algkomponente, et saada sihttoode. Iga tootmistoimingu efektiivsus ja ökonoomsus sõltub sellest, kuidas tehnoloogilisi protsesse ja protsessi muutujaid spetsiaalsete juhtimissüsteemide abil juhitakse.

Söeküttel töötavas elektrijaamas jahvatatakse kivisüsi ja seejärel põletatakse, et toota soojust, mis on vajalik vee auruks muundamiseks. Auru saab kasutada mitmesugustel eesmärkidel, nagu auruturbiinid, kuumtöötlemine või tooraine kuivatamine. Mitmeid toiminguid, mida need materjalid ja ained läbivad, nimetatakse "tehnoloogiliseks protsessiks". Sõna "protsess" kasutatakse sageli ka üksikute toimingute tähistamiseks. Näiteks söe jahvatamist või vee auruks muutmist võiks nimetada protsessiks.

Automaatjuhtimissüsteemi tööpõhimõte ja elemendid

Automaatjuhtimissüsteemi puhul toimub seire ja reguleerimine automaatselt eelkonfigureeritud instrumentide abil. Seadmed on võimelised kõiki toiminguid sooritama kiiremini ja täpsemalt kui käsitsi reguleerimise korral.

Süsteemi tegevuse saab jagada kaheks osaks: süsteem tuvastab protsessimuutuja väärtuse muutuse ja teeb seejärel parandustoimingu, sundides protsessimuutujat määratud väärtuse juurde tagasi pöörduma.

Automaatjuhtimissüsteem sisaldab nelja põhielementi: esmane element, mõõteelement, reguleerimiselement ja otsaelement.

Esmane element tajub protsessimuutuja väärtust ja teisendab selle füüsikaliseks suuruseks, mis kantakse üle mõõteelemendile. Tundlik element teisendab esmase elemendi tekitatud füüsilise muutuse signaaliks, mis tähistab protsessi muutuja suurust.

Mõõteelemendi väljundsignaal saadetakse juhtelemendile. Reguleeriv element võrdleb mõõteelemendi signaali võrdlussignaaliga, mis on seadeväärtus, ja arvutab kahe signaali erinevuse. Seejärel toodab juhtelement parandussignaali, mis on protsessimuutuja tegeliku väärtuse ja selle seadeväärtuse vahe.

Juhtelemendi väljundsignaal saadetakse lõplikule juhtelemendile. Lõplik juhtelement teisendab vastuvõetud signaali parandustoiminguks, mis sunnib protsessimuutujat seadepunkti naasma.

Lisaks neljale põhielemendile võivad protsessijuhtimissüsteemidel olla abiseadmed, mis annavad teavet protsessimuutuja suuruse kohta. See varustus võib sisaldada selliseid instrumente nagu salvestid, arvestid ja alarmid.

Automaatjuhtimissüsteemide tüübid

Automaatjuhtimissüsteeme on kahte peamist tüüpi: suletud ja avatud, mis erinevad oma omaduste ja seega ka kasutamise otstarbekuse poolest.

Suletud ahelaga automaatjuhtimissüsteem

Suletud süsteemis läbib teave kontrollitava protsessi muutuja väärtuse kohta kogu selle muutuja juhtimiseks ja reguleerimiseks mõeldud instrumentide ja seadmete ahela. Seega toimub suletud süsteemis kontrollitava muutuja konstantne mõõtmine, selle võrdlemine võrdlusmuutujaga ja protsessile vastav mõju, et viia juhitav muutuja kooskõlla referentsmuutujaga.

Näiteks sobib selline süsteem hästi paagis vajaliku vedelikutaseme juhtimiseks ja hoidmiseks. Nihutaja tajub vedeliku taseme muutusi. Mõõteandur muudab taseme muutused signaaliks, mis saadetakse regulaatorile. Mis omakorda võrdleb vastuvõetud signaali eelnevalt seatud vajaliku tasemega. Pärast seda genereerib regulaator parandussignaali ja saadab selle juhtventiilile, mis reguleerib veevoolu.

Avatud ahela automaatjuhtimissüsteem

Avatud ahelaga süsteemis puudub suletud mõõte- ja signaalitöötlusseadmete ja -seadmete ahel protsessi väljundist sisendini ning regulaatori mõju protsessile ei sõltu juhitava muutuja tulemuseks olevast väärtusest. . Protsessi muutuja voolu ja soovitud väärtust ei võrrelda ning parandusmeetmeid ei genereerita.

Üks näide avatud ahelaga juhtimissüsteemist on automaatne autopesula. See on autopesu tehnoloogiline protsess ja kõik vajalikud toimingud on selgelt määratletud. Kui auto pesulast lahkub, eeldatakse, et see peab olema puhas. Kui auto pole piisavalt puhas, siis süsteem seda ei tuvasta. Siin pole elementi, mis annaks selle kohta teavet ja parandaks protsessi.

Tootmises kasutavad mõned avatud ahelaga süsteemid taimereid, et tagada järjestikuste toimingute sooritamine. Selline avatud ahela juhtimine võib olla vastuvõetav, kui protsess ei ole väga nõudlik. Kui aga protsess nõuab teatud tingimuste kontrollimist ja vajaduse korral kohandusi, ei ole avatud ahela süsteem vastuvõetav. Sellistes olukordades on vaja rakendada suletud süsteemi.

Automaatsed juhtimismeetodid

Automaatjuhtimissüsteemid saab üles ehitada kahe põhilise juhtimismeetodi ümber: suletud ahela juhtimine, mis toimib protsessimuutuja kõrvalekalde korrigeerimise teel pärast nende tekkimist; ja häiriva toimega, mis hoiab ära kõrvalekallete esinemise protsessimuutujas.

Suletud ahela juhtimine

Suletud ahelaga juhtimine on automaatne juhtimismeetod, kus protsessimuutuja mõõdetud väärtust võrreldakse selle kogumisväärtusega ja võetakse meetmeid, et korrigeerida muutuja mis tahes kõrvalekaldeid seadeväärtusest.

Suletud ahelaga juhtimissüsteemi peamiseks puuduseks on see, et see ei käivita protsessi juhtimist enne, kui juhitav protsessimuutuja kaldub kõrvale oma seadeväärtusest.

Temperatuur peab muutuma enne, kui juhtsüsteem hakkab aurutoru juhtventiili avama või sulgema. Enamikus juhtimissüsteemides on seda tüüpi juhtimistoimingud vastuvõetavad ja süsteemi ülesehitusse kaasatud.

Mõnes tööstuslikus protsessis, näiteks ravimitootmises, ei tohi protsessi muutuja seadistuspunktist kõrvale kalduda. Iga kõrvalekalle võib põhjustada toote kadumise. Sel juhul on vaja regulatsioonisüsteemi, mis näeks ette protsessimuutusi. Seda tüüpi ennetavat juhtimist pakub häirete juhtimissüsteem.

Häiringute juhtimine

Häirete juhtimine on eelkontroll, kuna kontrollitava muutuja oodatav muutus ennustatakse ja meetmed võetakse kasutusele enne selle muutuse toimumist.

See on põhimõtteline erinevus häirete juhtimise ja suletud ahelaga juhtimise vahel. Häirete juhtimisahel püüab häiret neutraliseerida enne juhitava muutuja muutmist, suletud ahelaga juhtahel aga häiret töödelda pärast seda, kui see mõjutab juhitavat muutujat.

Häirekontrollisüsteemil on selge eelis suletud ahelaga juhtimissüsteemi ees. Häire reguleerimise korral ideaaljuhul juhitava muutuja väärtus ei muutu, see jääb oma seadepunkti väärtusele. Häire käsitsi juhtimine nõuab aga keerukamat arusaamist häirete mõjust juhitavale muutujale, samuti keerukamate ja täpsemate instrumentide kasutamist.

Puhast häirete juhtimissüsteemi tehases leidub harva. Häirekontrollisüsteemi kasutamisel kombineeritakse see tavaliselt suletud ahelaga juhtimissüsteemiga. Sellegipoolest on häirete juhtimine mõeldud ainult nõudlikumate toimingute jaoks, mis nõuavad väga täpset juhtimist.

Üheahelalised ja mitmeahelalised juhtimissüsteemid

Üheahelaline juhtimissüsteem ehk lihtne juhtimisahel on üheahelaline juhtimissüsteem, mis sisaldab tavaliselt ainult ühte primaarset andurielementi ja töötleb ainult ühte sisendsignaali kontrolleri kohta.

Mõnel juhtimissüsteemil on kaks või enam põhielementi ja need töötlevad rohkem kui ühte sisendsignaali kontrolleri kohta. Neid automaatjuhtimissüsteeme nimetatakse "mitmeahelalisteks" juhtimissüsteemideks.