Системи автоматичного контролю, регулювання, керування.

Одним із видів автоматизації є автоматичне регулювання. Будь-який технологічний процес супроводжується впливом різних факторів - збурень, порушуючих нормальне його протікання й викликаних відхилень контрольованих параметрів від заданих значень. Крім того, для багатьох технологічних процесів характерна програмна заміна цих параметрів.

Пристрої автоматичного регулювання - регулятори, що призначені підтримувати вказані параметри в заданому діапазоні, забезпечуючи тим самим збереження технологічного режиму при довільних збуреннях.

Системи автоматичного регулювання (САР) знайшли широке використання в багаточисленних технологічних процесах різних галузей народного господарства. Підтримка постійної температури і доменній печі, товщини прокатаного металу, курсу польоту літака, частоти й напруги живлення електромережі і т.д. – все це характеризує різноманітність процесів і єдність потреб. Причому зі всієї різноманітності схемних рішень САР можна виділити основні і класифікувати їх по характерним ознакам.

1. За характером зміни регулюючих параметрів. Ця група поділяється на три підгрупи.

Стабілізуючі, коли значення вихідного параметру Y(t) підтримується постійним. В цих системах не змінюється з часом і задаюча дія Х(t). Дія зовнішніх збуджень (завад) на систему завдяки постійної задаючої дії (стабілізації) різко зменшується або повністю припиняється. Прикладом таких систем є стабілізатори напруги, температури, швидкості, кутового переміщення.

З програмним керуванням, коли зміна вихідного параметру Y(t) не здійснюється за певним законом у відповідності із зміною заданої дії Х(t). Прикладами таких систем можуть бути верстати з програмним керуванням, прокатний стан із зміною за програмою раствором валків.

Слідкуючі системи, коли зміна вихідного параметру Y(t) відбувається заздалегідь відомому закону зміни заданої дії Х(t). Під час роботи системи регульована величина Y(t) повинна змінюватися у повній відповідності із заданою дією, тобто вона слідкує за ним. До таких систем відносяться системи автоматичного супроводження мети (наприклад, телескоп слідкує за рухом небесного тіла), система синхронного слідкуючого електроприводу (вал електродвигуна слідкує за положенням задаючого валу), системи автонастройки частоти (в радіоприймачі здійснюється слідкування за частотою вхідного сигналу).

2. За характером процесів, що відбуваються в регульованому контурі. Ця група також поділяється на три підгрупи.

Неперервні, коли дія на регулюючий орган здійснюється неперервно у відповідності з відхиленням регульованої величини, вихідного параметру Y(t) завжди пропорційна заданій дії Х(t). Зв’язок між ними можу бути лінійним або нелінійним. Прикладами таких систем можуть бути системи вентиляції, водопостачання і т.д.

Імпульсні, коли робота елементів контуру регулювання відбувається перервно в залежності від програми або зхбурюючої дії. Керуючий пристрій систем імпульсного регулювання виробляє послідовні імпульси, тривалість яких пропорційна керуючому сигналу. Такий керуючий пристрій дозволяє дуже просто здійснювати, підсилення малопотужного сигналу. До систем імпульсного регулювання відносяться наступні системи.

Релейні, коли керуючий сигнал подається на виконуючий пристрій за характером різко наростаючої дії. В релейних системах вихідна величина керуючих пристроїв являє собою послідовність імпульсів, тривалість яких та знак залежать від знаку вхідної величини. До релейних систем відносять вібраційні пристрої (вібратори різних призначень).

2. За динамічним режимом роботи регулюючого контуру. Ця група поділяється на дві підгрупи.

Лінійні, коли всі елементи, що входять в САР, мають лінійні залежності між вхідною й вихідною величинами.

Нелінійні, якщо хоча один елемент, що входить в САР, має нелінійну залежність.

***

В якості прикладів систем автоматичного регулювання розглянемо найбільш ті, що часто зустрічаються: програмного регулювання і слідкуючі.

До систем програмного (керування) регулювання (СПК) відносяться такі системи автоматичного керування, в яких задана інформація (програма) виражена певною послідовністю чисел (кодом), записаних на носії (перфострічці, магнітній стрічці). Ці системи призначені для автоматизації технологічного обладнання і особливо ефективні для обробки деталей з складними криволінійними поверхнями.

Особливість задання програми в СПК в вигляді чисел дозволяє автоматизувати процес розрахунку і виготовлення програми шляхом використання для цього ЦЕОМ. Застосування сумісно з ЦОМ дозволяє керувати комплексом машин і вирішувати з точки зору задач керування всі функції: здійснювати керування переміщенням виконуючих органів, вмикати та перимикати приводи, синхронізувати виконання окремих циклів роботи механізмів і т.д.

Прикладами слідкуючи систем можуть служити автоматичний потенціометр і автоматичний міст.

***