位置コントローラと2位置制御

セルフレベリングを持たない制御対象では、自動コントローラーの助けがなければ外乱の影響を局所化することができず、平衡状態に達することはできません。

自動調整器の動作は、制御パラメータの偏差と、調整体の動きの結果生じる調整体の調整効果との間の関係の種類によって決定されます。この依存性は、コントローラーの動的特性、またはコントローラーの規制則と呼ばれます。この依存性のタイプに応じて、レギュレーターは、位置、静的または比例、非静的、等値性に分類されます。

ポジショナーのレギュレーターは 2 つ以上の固定位置を持つことができ、それぞれが制御パラメータの特定の値に対応します。

レギュレータはポジションの数に応じて、2 ポジション、3 ポジション、およびマルチポジションになります。

実際には、最大の用途は 2 ポジション レギュレータです。これらについては、さらに詳しく説明する必要があります。

2 位置レギュレータでは、制御パラメータが設定値から（レギュレータの感度を超える量で）逸脱すると、調整本体は、調整物質の最大または最小の可能な流量に対応する極端な位置の 1 つを占めます。 。特定のケースでは、最小値はゼロ流入になる可能性があります。

オンオフ調整による調整体の一方の端位置から別の端位置への移動は、通常、高速で実行されます。理論的には、ゼロに等しい瞬間で瞬間的です。

制御パラメータの特定の値では、流入と流出の等価性は観察されません。これは最大負荷または最小負荷の場合にのみ発生します。したがって、2 位置制御では、通常、系は非平衡状態になります。その結果、制御パラメータは設定値から両方向に連続的に振動します。

容易に推測できるように、遅延がない場合のこれらの振動の振幅は、レギュレータの特定の鈍感度になります...制御パラメータの可能な発振のゾーンは、レギュレータのデッドゾーンに依存し、次の条件が存在すると仮定して決定されます。遅延はありません。

コントローラの不感帯は、コントローラを順方向および逆方向に動作させるために必要な制御パラメータの変化範囲です。したがって、たとえば、室温レギュレーターが20°Cを維持するように設定されている場合、ヒーターにお湯を供給するときに、内部の気温が21°に上昇するとレギュレーターが閉じ始め、19°の温度で開きます。の場合、このレギュレータのデッドゾーンは 2 ° に等しくなります。

設定したパラメータをオンオフで維持する精度は比較的高いです。

制御精度が高ければ、あらゆる設備でon-offコントローラを使用することができそうです。オンオフ制御の適否は、達成される制御精度ではなく、許容されるスイッチング周波数によって決まる場合がほとんどです。頻繁に切り替えを行うと、レギュレータの部品 (多くの場合接点) が急速に摩耗し、その動作の信頼性が低下することに注意してください。

遅延が存在すると、パラメータ変動の振幅が増大するため、調整プロセスが悪化しますが、その一方で、遅延によりスイッチング周波数が低下するため、オンオフ調整の範囲が拡大します。

乾燥オーブン内の電気式 2 位置温度コントローラーの概略図を図 1 に示します。 1.

米。 1. 乾燥キャビネット内の電気 2 位置サーモスタットの概略図: 1 — バイメタル センサー; 2 — 加熱電気要素

このレギュレータはセンサー 1 と電熱素子 2 で構成されています。センサーは 2 つで構成されています。 バイメタルコンタクトプレート温度の影響下で、互いに近づくと、電気回路が閉じたり、逆に開いたりする可能性があります。

通常、乾燥キャビネット内の温度は 105 °C に維持され、設定温度に達したら接点を閉じ、発熱体の一部を操作する必要があります。ヒーターを操作した後の Qpr の必要な値は、乾燥オーブン Qst からの熱損失を完全に補償するように選択できます。

ただし、設定温度に達するとヒーターが完全にオフになるように調整することもできます。最初の変形では、Qpr = Qst を達成することが可能であり、その場合、レギュレータは切り替わりません。

図では。図２に２位置制御処理の特性を示す。この図は、オブジェクトの負荷 Qpr または Qst が 1 回突然変化した後の、制御パラメータの時間の経過に伴う変化を示しています。時間の経過に伴う調整体の動きもここに示されています。

米。 2. 2位置制御プロセスの特徴

2 位置規制では、負荷の変化により制御値の平均値、つまり 2 位置が変化することに注意してください。特定の不規則性が特徴です。制御パラメータの平均値からの偏差は、次の式で計算できます。

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct)、

ここで、ΔPcm — 平均設定値からの制御パラメータの最大変位。 ΔTzap — 転送遅延時間。 W は物体の容量係数です。

通常の場合、Qpr = Qct および ΔTzap です。この値は重要ではありません。したがって、変位が非常に大きくなる可能性はなく、レギュレーターの不感帯を超えることはありません。

オン/オフコントローラーの適用分野

2 位置コントローラは、制御対象のセルフレベリングの程度が 1 に近く、外乱に対する対象の感度が 0.0005 1 / s を超えない場合に使用できます (他に強制する理由がない場合)。このコントローラーを放棄します。これらの理由には次のようなものがあります。

1. レギュレータのオンとオフを 4 ～ 5 分未満で頻繁に行います。これは通常、設備利用率が低く、サイトの負荷が頻繁に変化するサイトで行われます。

許容スイッチング周波数は、このレベルのレギュレータの技術的洗練度によって決まることに留意する必要があります。これらの数値は自動制御システムの実践によって確立されます。おそらく将来的には、主に下向きに改良される可能性があります。さらに、いずれかの調整要素の標準化された最小動作数（サイクル）を知りながら、レギュレータの必要な寿命を設定することによって、許容スイッチング周波数を決定できることに留意する必要があります。

2. 給気換気ユニットの空気加熱器や空調ユニットの最初の加熱の空気加熱器などへの熱媒体の供給を停止することは許容されません。冬季にヒーターへの冷却剤の供給が完全に、あるいは部分的に停止すると、ファンが作動すると冷たい空気が高速で吸い込まれ、急速に凍結する可能性があることに注意してください。

3.規制されていない環境パラメータの大幅な逸脱の許容不能 ここで、これは、多くの場合、大気パラメータの一方が規制され、他方が規制されていないが、一定の制限内になければならないことを意味します。

たとえば、繊維産業の店内を一定の温度に保つことを呼び出すことができます。ここでの課題は、相対湿度を一定の範囲内に維持する条件が維持されるような温度を調整することです。ただし、温度が指定された制限内に保たれている場合、相対湿度の変動は許容範囲を超えます。

最後の状況は、温度に関する制御対象の容量係数が、相対湿度に関する同じ係数よりも相対的に高いという事実によって説明できます。実際には、このようなワークショップではオン/オフの温度制御を放棄する必要があることが非常によくあります。

4. 制御パラメータの変動要件に従って、制御環境パラメータの急激かつ大幅な偏差が許容されないこと。

例えば、供給チャンバー空気ヒーターの加熱能力のオンオフ調整中の供給空気の温度は、作業場に不快な吹き出しの感覚を引き起こすほどの大幅な偏差を生じる可能性がある。一般に、内部温度の変動は設定された制限を超えることはありません。

この状況は、給気温度の制御対象であるエアヒータと室内温度の制御対象である生産室の能力係数の値が異なることでも説明できる。

したがって、オブジェクトに適切な機能があり、オン/オフ コントローラーを放棄する理由がない場合は、常に後者のインストールを目指す必要があります。このタイプのレギュレータは、最も単純かつ安価で、動作の信頼性が最も高く、資格のあるメンテナンスを必要としないことが判明しています。さらに、このようなレギュレータは安定したレギュレーションの品質を保証します。

重要な事実は、2 位置レギュレータは閉じるか開く瞬間にのみ使用されるため、その作動には最小限のエネルギー消費しか必要としないことが非常に多いということです。

2 位置コントローラは非常に頻繁に使用されます 電気オーブンの自動温度制御用.