Принцип работы и составляющие системы автоматического регулирования
Автоматическое регулирование – это процесс поддержания постоянного значения некоторой заданной величины, которая характеризует процесс, или ее изменения по установленному закону.
Система автоматического регулирования - замкнутая динамическая система, где поддерживается постоянное значение одной или нескольких величин, которые характеризуют протекание какого-либо процесса.
Действие автоматической системы регулирования можно разделить на две части: сначала система выявляет изменение значения переменной величины процесса, а потом корректирует воздействие, в результате чего переменная величина возвращается к заданному значению. Система автоматического регулирования содержит четыре основных составляющих:
- Первичный элемент.
- Измерительный элемент.
- Регулирующий элемент.
- Конечный элемент.
Первичным элементом воспринимается переменная величина регулируемого процесса и превращение его в физическую величину, передающаяся в измерительный элемент. Данный элемент осуществляет преобразование физического изменения, в сигнал, который представляет собой величину переменной процесса. Выходной сигнал измерительного элемента посылается к регулирующему элементу. Регулирующий элемент необходим для сравнения сигнала от измерительного элемента и опорного сигнала, представляющий собой заданное значение, после чего он вычисляет разницу между сравниваемыми сигналами. После этого регулирующим элементом производится корректирующий сигнал, являющийся разницей между действительной величиной переменной процесса и ее заданным значением. От него выходной сигнал посылается к конечному элементу регулирования. Здесь происходит преобразование полученного сигнала в корректирующее воздействие, благодаря котором переменная регулируемого процесса возвращается к заданному значению. Дополнительно к четырем основным элементам системы автоматического регулирования процесса, может использоваться вспомогательное оборудование, обеспечивающее информацией о величине переменной процесса. Такое оборудование может состоять из самописцев, разнообразных измерителей, а также устройств сигнализации.
Методы автоматического регулирования
Система автоматического регулирования может быть создана на основе одного из двух основных методов регулирования:
- Регулирование с обратной связью, которое осуществляется посредством исправления отклонений переменной величины регулируемого процесса после того, как они появились;
- Регулирование с воздействием, предотвращающим появление отклонений переменной величины регулируемого процесса.
В случае регулирования с обратной связью значение переменной процесса подвергается сравнениям с уставкой срабатывания, а затем предпринимаются соответствующие действия с целью исправления отклонения от заданного значения. Схема процесса автоматического регулирования с обратной связью изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема процесса автоматического регулирования с обратной связью. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Главным недостатком такого способа автоматического регулирования является то, что регулировка процесса не начинается до возникновения отклонений регулируемой переменной величины от заданного значения. Например, температура должна измениться, до того, как система автоматического регулирования начнет открывать или закрывать управляющий клапан на линии пара. В большинстве современных систем автоматического регулирования данный способ приемлем и закладывается в конструкцию системы. В определенных производственных процессах, например, таких как производство лекарственных препаратов, отклонение переменной величины процесса от установленного значения недопустимо, потому что любое отклонение может стать причиной порчи продукта. В данном случае необходима система регулирования, которая предвосхищает изменения процесса, т. е. осуществляет регулирование с воздействием по возмущению.
Регулирование по возмущению — это способ регулирования переменной величины с опережением, при котором ожидаемое изменение прогнозируется прежде, чем оно происходит.
Пример схемы автоматического регулирования с регулированием по возмущению изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема автоматического регулирования с регулированием по возмущению. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Система автоматического регулирования, в которой используется регулирование с воздействием по возмущению имеет очевидное преимущество относительно системы регулирования с обратной связью. В случае регулирования по возмущению величина регулируемой переменной никак не меняется, она остается на заданном значении.
