Управление в контуре обратной связью

Процессы управления имеют общие закономерности, не зависящие от конечной цели и объектов регулирования.

Пример 1. Водитель за рулем:

1. видит дорогу и следит, куда идет машина, наблюдая за дорогой, водитель получает информацию, а заданном (требуемом) направлении движения;
2. однако он должен еще видеть, куда он едет, т.е. он получает информацию о фактическом движении автомобиля;
3. на основании полученной информации из (а) и (b) он определяет, в какую сторону и насколько отклонился автомобиль от заданного направления;
4. по этому отклонению водитель регулирует, куда и насколько надо повернуть руль, т.е. определяет необходимое воздействие на автомобиль;
5. поворотом руля он изменяет направление движения.

Пример 2. Регулирование уровня в резервуаре, баке, ёмкости

При эксплуатаци баков, емкостей и резервуаров часто стоит задача по автоматическому поддержанию уровня жидкости в емкости в заданном диапазоне. Применение автоматики позволяет легко контролировать уровень жидкости, снизить время работы насосов и потребление электроэнергии ими, а также защитить насосы от работы в сухом режиме, то есть при отсутствии жидкости.

В систему регулирования уровня входят датчики уровня, регулятор уровня и подающий или опорожняющий насос. Такая система позволяет поддержанивать уровень жидкости в резервуаре, сигнализировать о переливе и защать насос от «сухого хода».

На рисунке 2 показан пример системы регулирования уровня. Работа системы организована по следующей схеме. В ёмкости устанавливается пятиэлектродный кондуктометрический датчик (в зависимости от задач электродов может быть меньше). К входу 1 подключается электрод «сухого хода», к входам 2 и 3 – датчики нижнего и верхнего рабочих уровней, к входу 4 – электрод перелива. Пятый электрод осуществляет функцию общего. Система работает на долив от нижнего до верхнего рабочего уровня. Включение насоса осуществляет реле в зависимости от уровня жидкости в ёмкости. Реле обеспечивает защиту насоса от «сухого хода» и сигнализацию об этом. Другое реле используется для сигнализации о переливе. Для предотвращения преждевременного срабатывания защиты от «сухого хода» и от перелива введены задержки включения/отключения реле при смачивании/осушении соответствующих электродов.

Рис. 2 Схема поддержания уровня жидкости в емкости в заданном диапазоне

Процессы, из которых состоит управление:

1. получение инфо о заданном значении уровня;
2. получение инфо об изменении уровня;
3. определение величины и знака отклонения;
4. установление требуемого притока в зависимости от расхода.
5. изменение притока открытием или закрытием крана.

Для управления любыми объектами управления надо:

1. получить инфо о заданном состоянии;
2. получить инфо о фактическом его состоянии;
3. определить отклонение фактического от заданного;
4. на основе этого выработать целенаправленное воздействие на объект и
5. осуществить его.

Эти общие процессы независимо от физических явлений, конфигурации, конструкции объектов изучает теория управления.

1. Устройство для получения инфо о состоянии системы управления, называется измерительным устройством.
2. Устройство, которое определяет отклонение измеряемого значения системы управления от заданного, – сумматор. Он осуществляет алгебраическую операцию суммирования (вычитания) измеренного и заданного.
3. Устройство, вырабатывающее необходимое воздействие на систему управления, – регулятор. Для передачи этого воздействия служит регулирующий орган.
4. Для перемещения регулирующего органа служит исполнительный механизм.