Тема: Об'єкти регулювання і регулятори

План

1. Сільськогосподарські об'єкти автоматизації та їх властивості.

2. Двопозиційне регулювання.

3. Лінійні закони регулювання та їх реалізація в регуляторах.

1. Сільськогосподарські об'єкти автоматизації та їх властивості.

При розробці систем автоматизації кожний технологіч- ний процес, машина, устаткування, апарат, що підлягає ав­томатизації, називаються об’єктами автоматизації.

Об’єкт автоматизації — це одне із центральних понять у теорії автоматичного регулювання та управління. Його властивості визначають склад комплексу технічних засо­бів та алгоритм управління. Тобто, об’єкт автоматизації можна розглядати як деякий базис, а всі інші елементи сис­теми як надбудову.

У сільськогосподарському виробництві найбільш сприя­тливі умови для автоматизації забезпечуються для стаціо­нарних процесів у тваринництві, закритому ґрунті, переро­бки та зберігання сільськогосподарської продукції. Остан­нім часом завдяки розвиткові мікроелектроніки стала можливою автоматизація мобільної техніки: тракторів, ком­байнів, сівалок.

Таким чином, об’єктами автоматизації у сільському го­сподарстві є: технологічні процеси (створення мікрокліма­ту, приготування та роздача кормів, сушіння та очищення продукції, стабілізація рівня рідин), окремі механізми та апарати (стабілізація частоти обертання робочих машин, забезпечення завантажування дробарок та ін.).

Об’єкти автоматизації можна класифікувати так: про­сті та складні; із зосередженими та розподіленими парамет­рами.

У простих об’єктів — динамічні властивості описуються за допомогою двох узагальнених координат (входу та вихо­ду). Динаміка складних об’єктів для опису потребує не мен­ше трьох координат. Динамічні та статичні властивості об’є­ктів із зосередженими параметрами постійні в усіх їх просторових точках. Об’єкти із розподіленими, навпаки, по­требують ще й просторової координати, оскільки їхня динаміка у різних просторових точках різна. Тому об’єкти із розподіленими координатами є ще й складними.

Властивості об’єкта управління дозволяють визначити алгоритм управління та підібрати комплекс технічних за­собів для його реалізації. При цьому користуються матема­тичними моделями об’єктів автоматизації у вигляді переда­точних функцій. Передаточні функції (зображення лінійних диференційних рівнянь) можуть бути одержані за резуль­татами аналітичних та експериментальних досліджень.

2. Двопозиційне регулювання.

Двопозиційним називають таке автоматичне регулювання, при якому регулюючий орган має тільки два положення: повного відкриття і повного (або часткового закриття). При цьому притік енергії або речовини до ТОК має одне з двох можливих значень - максимальне або мінімальне.

Двопозиційні регулятори використовуються для регулювання різних технологічних параметрів (температура, тиск, рівень тощо).

Звичайно, як двопозиційні регулятори використовують вимірювальні прилади або давачі з релейним виходом. В порівнянні з іншими видами регуляторів двопозиційні мають ряд переваг в простоті конструкції, настроюванні, тощо. Останнім часом двопозиційне регулювання використовується в системах, в яких допускається коливний процес, у випадках багатоканального регулювання, коли один пристрій або керуюча ЕОМ по черзі діє на відповідний регулюючий орган.

Рис.1. Система двопозиційного регулювання рівня.

1 - збірник; 2 - насос; 3 - поплавок; 4, 5 - упори; 6 - кон­такт, 7 - соленоїдний клапан.

Поплавок 3, перемикаючи упорами 4, 5 контакт 6, діє на соленоїдний клапан 7, встановлений на лінії подачі рідини в збірник 1. Відсмоктування рідини зі збірника здійснює насос 2. Притік рідини Qпр, вмикається регу-лято­ром періодично. Стік рідини Qс здій-снюється неперервно. Регулятор підтримує рівень L в збірнику відносно за­даного значення з не­перервними коливан­нями, амплітуда яких визначається відстанню між упорами 4, 5, тобто діапазоном нечутли­вості регулятора.

3. Лінійні закони регулювання та їх реалізація в регуляторах.

Законом регулювання називають залежність керуючого сигналу, що виробляється регулятором, від сигналу розбалансу у часі. Закон регулювання в загальному вигляді може бути записаний залежністю:

μ = kφ (Δ, t)

Закон регулювання формується за допомогою зворотних зв’язків. З урахуванням динамічних властивостей об’єкта керування він визначає вид і якість перехідного процесу в САР.

Формування закону регулювання здійснюється відповідно до алгоритму перетворення сигналу, що проходить через регулятор (корегувальний пристрій) в напрямі вхід — вихід. У ряді випадків у формуванні закону регулювання беруть участь сигнали різних зворотних зв'язків; «жорстких», якщо сигнал пропорційний регулюючій дії, і «гнучких», якщо в оператора входять похідні.

У реальних системах закон регулювання виконується з певними обмеженнями, які визначаються областю нормальних режимів роботи об'єкта, регулятора або корегувальних пристроїв, елементів системи.