Системы с разомкнутым и замкнутым контуром Система с замкнутым контуром

Говоря в целом, автоматический контроллер имеет два режима, автоматический и ручной.

В автоматическом режиме контролируемая переменная контролируется автоматически с помощью алгоритма управления. В ручном режиме управляемая переменная изменяется вручную оператором для того, чтобы регулировать контролируемую переменную. Оператор может устанавливать контроллер либо в автоматический, либо в ручной режим.

Рассмотрим упрощенный печной агрегат с автоматическим контроллером температуры.

В режиме автоматического управления контроллер использует измеренное значение температуры на выходе для расчета значения отклонения. На основе этого значения отклонения и алгоритма управления он выполняет расчет положения клапана регулирования расхода топлива, которое определяет количество топлива, а следовательно, температуру на выходе.

Такая система называется "Системой с замкнутым контуром", потому что управляющие сигналы образуют замкнутый контур.

Система с разомкнутым контуром

Рассмотрим ту же самую печь с контроллером температуры в автоматическом режиме. Переключим режим контроллера с автоматического управления на ручное. В сущности, выходной сигнал контроллера регулируется оператором, а не рассчитывается на основании значения отклонения и алгоритма управления.

Данная система называется "Системой с разомкнутым контуром", так как контур управления не замкнут, поскольку мы разомкнули выход контроллера, переключив его в ручной режим.

Системы с разомкнутым контуром часто применяются для анализа технологического режима.

Управление с обратной связью и с прогнозированием

Управление с обратной связью

Рассмотрим пример с печным агрегатом, где температура на выходе печи поддерживается на уровне уставки с помощью контроллера температуры.

В данном состоянии значение отклонения равно нулю, и контроллер не меняет положения топливного клапана. Контроллер будет менять положение топливного клапана только в том случае, если температура на выходе будет изменяться из-за того или иного возмущения или же из-за изменения уставки.

Другими словами контроллер не начинает действовать до тех пор, пока не будет затронута контролируемая переменная. В известном смысле контроллер реагирует на изменение контролируемой переменной. Таким образом, данный тип системы управления называется "Управлением с обратной связью".

Управление с прогнозированием

В примере с регулированием температуры печи температура на выходе будет оставаться на уровне уставки до тех пор, пока на нее не повлияют какие-либо возмущения. Потенциальными возмущениями, способными повлиять на температуру на выходе, являются температура на входе и расход топлива на входе.

Давайте рассмотрим пример изменения переменной возмущения нагружения из-за изменения либо температуры на входе, либо расхода на входе. До того как будет затронута температура на выходе, пройдет некоторое время.

В системе управления с обратной связью контроллер не начнет действовать до тех пор, пока не изменится температура на выходе. К моменту такого изменения вся печь уже некоторое время находится в расстроенном состоянии. Поэтому потребуется значительное время для того, чтобы восстановить температуру на выходе на уровне уставки.

Если же мы примем корректирующие меры до того, как возмущение повлияет на температуру на выходе, расстройство параметров печи можно будет свести к минимуму, повысив уровень контроля. Подобная концепция называется "Управлением с прогнозированием".

В системе управления с прогнозированием контроллер определяет возмущения, когда они возникают в технологическом процессе, и корректирует управляемые переменные, прежде чем они окажут влияние на контролируемые переменные. Другими словами система управления с прогнозированием оказывает упреждающее действие, в то время как система управления с обратной связью является реактивной. Контроллер управления с прогнозированием сводит влияние возмущений на контролируемые переменные к минимуму.

На практике контроллер с прогнозированием обычно используется в сочетании с контроллером с обратной связью. Объяснение данного типа схемы управления дается в нашем курсе по концепции усовершенствованного управления.