Méthodes de contrôle dans les systèmes d'automatisation

V systèmes d'automatisation Trois méthodes de contrôle sont appliquées :

1) par écart de la valeur contrôlée,

2) par perturbation (par charge),

3) combinés.

Mode de régulation par déviation de la grandeur commandée Prenons l'exemple d'un système de régulation de vitesse d'un moteur à courant continu (Fig. 1).

En fonctionnement, le moteur D, objet de régulation, subit diverses perturbations (évolution de la charge sur l'arbre moteur, de la tension du réseau d'alimentation, de la vitesse du moteur entraînant l'induit du générateur D, évolution de la température ambiante température, qui à leur tour entraînent une modification de la résistance des enroulements, et donc des courants, etc.).

Toutes ces perturbations vont faire dévier le régime moteur D, ce qui va provoquer une variation de e. etc. v. génératrice tachymétrique TG. Le rhéostat P est inclus dans le circuit de la génératrice tachymétrique TG1... La tension U0 prise par le rhéostat P1 est incluse en regard de la tension de la génératrice tachymétrique TG. Il en résulte une différence de tension e = U0 — Utg qui est transmise à travers l'amplificateur Y au moteur DP qui déplace le curseur du rhéostat P.La tension U0 correspond à la valeur de consigne de la variable contrôlée - fréquence de rotation ωО, et la tension de la génératrice tachymétrique Utg - la valeur actuelle de la vitesse de rotation.

Riz. 1. Schémas de principe pour le contrôle de la vitesse d'un moteur à courant continu en boucle fermée : R — rhéostat, OVG — bobine d'excitation de générateur, G — générateur, OVD — bobine d'excitation de moteur, D — moteur, TG — génératrice tachymétrique, DP — moteur d'entraînement de glissière de rhéostat, U — amplificateur.

Si, sous l'influence de perturbations, la différence entre ces valeurs (déviation) dépasse une limite prédéterminée, alors le régulateur recevra une action de référence sous la forme d'une modification du courant d'excitation du générateur, ce qui provoquera cette déviation diminuer. Un système général de déviation est représenté par le schéma de la fig. 2, un.

Riz. 2... Schémas des méthodes de régulation : a — par déviation, b — par perturbation, c — combiné, P — régulateur, RO — organisme de régulation, OU — objet de régulation, ES — élément de comparaison, x(T) est le réglage, Z1 (t) et Z2 (t) — influences réglementaires internes, (T) — valeur réglable, F(T) est un effet perturbateur.

La déviation de la variable contrôlée active le régulateur, cette action est toujours dirigée de manière à réduire la déviation. Pour obtenir la différence de valeurs ε(t) = x(t) — y (f), un élément de comparaison ES est introduit dans le système.

L'action du régulateur dans le contrôle des écarts se produit quelle que soit la raison du changement de la variable contrôlée. C'est sans doute le grand avantage de cette méthode.

Une méthode de contrôle des perturbations, ou de compensation des perturbations, est basée sur le fait que le système utilise des dispositifs qui compensent l'influence des changements dans l'effet de perturbation.

Riz. 3... Schéma de principe de la régulation de la tension du générateur CC: G - générateur, ОВ1 et ОВ2 - bobines d'excitation du générateur, Rн - résistance de charge, F1 et F.2 - forces magnétomotrices des bobines d'excitation, Rsh - résistance.

A titre d'exemple, considérons le fonctionnement d'un générateur de courant continu (Fig. 3). Le générateur comporte deux enroulements d'excitation : OB1 connecté en parallèle avec le circuit d'induit et OB2 connecté à une résistance Ri... Les enroulements inducteurs sont connectés de telle manière que leurs ppm. F1 et F.2 s'ajoutent. La tension aux bornes du générateur dépendra du ppm total. F = F1 + F2.

Lorsque le courant de charge Az augmente (la résistance de charge Rn diminue), la tension du générateur UG devrait avoir diminué en raison d'une augmentation de la chute de tension à travers l'induit du générateur, mais cela ne se produira pas car ppm. La bobine d'excitation F2 OB2 augmente car elle est proportionnelle au courant de charge Az.

Cela conduira à une augmentation du ppm total et, par conséquent, à une égalisation de la tension du générateur. Cela compense la chute de tension lorsque le courant de charge change - la principale perturbation du générateur. Résistance RNS dans ce cas, c'est un appareil qui vous permet de mesurer les interférences — la charge.

Dans le cas général, un schéma d'un système fonctionnant par la méthode de compensation des perturbations est représenté sur la Fig. 2, b.

Les influences anxieuses peuvent être causées par diverses raisons, il peut donc y en avoir plusieurs.Cela complique l'analyse du fonctionnement de l'automatisme. Elle se limite généralement à examiner les perturbations causées par la cause profonde, telles que les changements de charge. Dans ce cas, la régulation est appelée régulation de charge.

Une méthode combinée de régulation (voir Fig. 2, c) combine les deux méthodes précédentes : par déviation et par outrage. Il est utilisé dans la construction de systèmes d'automatisation complexes où une régulation de haute qualité est requise.

Comme il ressort de la fig. 2, dans chaque méthode de réglage, chaque système de réglage automatique se compose de pièces réglables (objet de réglage) et de réglage (régulateur). Dans tous les cas, le régulateur doit comporter un élément sensible qui mesure l'écart de la variable contrôlée par rapport à la valeur prescrite, ainsi qu'un organe de régulation qui assure le rétablissement de la valeur de consigne de la variable contrôlée après son écart.

Si, dans le système, le régulateur reçoit l'effet directement de l'élément de détection et est actionné par celui-ci, alors un tel système de commande est appelé système de commande directe et le régulateur est appelé régulateur à action directe.

Dans les régulateurs à action directe, l'élément sensible doit développer une puissance suffisante pour modifier la position de l'organe de régulation. Cette circonstance limite le champ d'application de la réglementation directe, car elle tend à réduire l'élément sensible, ce qui crée à son tour des difficultés pour obtenir des efforts suffisants pour déplacer l'organisme de réglementation.

Les amplificateurs de puissance sont utilisés pour augmenter la sensibilité de l'élément de mesure et obtenir suffisamment de puissance pour déplacer l'organe de régulation. Un régulateur fonctionnant avec un amplificateur de puissance est appelé régulateur indirect et le système dans son ensemble est appelé système de régulation indirecte.

Dans les systèmes de contrôle indirect, des mécanismes auxiliaires sont utilisés pour déplacer l'organisme de régulation agissant à partir d'une source d'énergie externe ou en raison de l'énergie de l'objet contrôlé. Dans ce cas, l'élément sensible n'agit que sur l'élément de commande du mécanisme auxiliaire.

Classification des méthodes de contrôle d'automatisation selon le type d'actions de contrôle

Le signal de contrôle est généré par le système de contrôle sur la base de la variable de référence et du signal du capteur qui mesure la valeur réelle de la variable contrôlée. Le signal de commande reçu est transmis au régulateur, qui le convertit en une action de commande du variateur.

L'actionneur force l'organe réglant de l'objet à prendre une position telle que la valeur commandée tende vers la valeur de consigne. Pendant le fonctionnement du système, la valeur actuelle de la variable contrôlée est mesurée en continu, par conséquent, le signal de contrôle sera également généré en continu.

Cependant, l'action régulatrice du variateur, selon le dispositif du régulateur, peut être continue ou intermittente. En figue. 4, a montre la courbe d'écart Δu de la valeur contrôlée y dans le temps par rapport à la valeur de consigne yO, tandis qu'en même temps dans la partie inférieure de la figure, il est montré comment l'action de commande Z doit être modifiée en continu.Il dépend linéairement du signal de commande et coïncide avec lui en phase.

Riz. 4. Schémas des principaux types d'influences réglementaires: a - continu, b, c - périodique, d - relais.

Les régulateurs qui produisent un tel effet sont appelés régulateurs continus, et la régulation elle-même est une régulation continue... Les régulateurs construits sur ce principe ne fonctionnent que lorsqu'il y a une action de contrôle, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'il y ait un écart entre le réel et le prescrit valeur de la variable contrôlée.

Si pendant le fonctionnement du système d'automatisation, l'action de contrôle avec un signal de contrôle continu est interrompue à certains intervalles ou est fournie sous forme d'impulsions séparées, les contrôleurs fonctionnant sur ce principe sont appelés régulateurs périodiques (étape ou impulsion).. En principe, il existe deux manières possibles de former une action de contrôle périodique.

En figue. 4, b et c montrent les graphiques de l'action de commande intermittente avec un écart continu Δ par rapport à la valeur contrôlée.

Dans le premier cas, l'action de commande est représentée par des impulsions séparées de même durée Δt, se succédant dans des intervalles de temps égaux T1 = t2 = t dans ce cas l'amplitude des impulsions Z = e(t) est proportionnelle à la valeur de la signal de commande au moment de la formation de l'action de commande.

Dans le second cas, toutes les impulsions ont la même valeur Z = e(t) et se succèdent à intervalles réguliers T1 = t2 = t, mais ont des durées ΔT différentes. Dans ce cas, la durée des impulsions dépend de la valeur du signal de commande au moment de la formation de l'action de commande.L'action réglementaire du régulateur est transférée à l'organisme de réglementation avec les discontinuités correspondantes, en raison desquelles l'organisme de réglementation modifie également sa position avec les discontinuités.

En pratique, ce sont aussi des systèmes de contrôle de relais largement utilisés... Considérons le principe de fonctionnement du contrôle de relais, en utilisant l'exemple du fonctionnement d'un régulateur avec commande à deux positions (Fig. 4, d).

Les régulateurs de contrôle marche-arrêt comprennent les régulateurs qui n'ont que deux positions stables : l'une - lorsque l'écart de la valeur contrôlée dépasse la limite positive définie + Δy, et l'autre - lorsque l'écart change de signe et atteint la limite négative -Δy.

L'action de réglage dans les deux positions est la même en valeur absolue mais de signe différent, et cette action à travers le régulateur provoque un mouvement brusque du régulateur de telle sorte que la valeur absolue de la déviation diminue toujours. Si la valeur de l'écart Δу atteint la valeur positive autorisée + Δу (point 1), le relais se déclenchera et l'action de commande -Z agira sur l'objet à travers le régulateur et l'organe de régulation, qui est de signe opposé mais égal en amplitude à la valeur positive de l'action de contrôle + Z. L'écart de la valeur contrôlée diminuera après une certaine période de temps.

En atteignant le point 2, l'écart Δy deviendra égal à la valeur négative autorisée -Δy, le relais fonctionnera et l'action de contrôle Z changera de signe en son contraire, etc. Les contrôleurs de relais, par rapport aux autres contrôleurs, sont de conception simple, relativement bon marché et sont largement utilisés dans les installations où une sensibilité élevée aux influences perturbatrices n'est pas requise.