自動レギュレーターの仕組みとインキュベーターチャンバーの例での動作
技術機器の動作の自動制御の最も単純かつ最も一般的な形式は自動制御です。これは、特定のパラメータ（たとえば、シャフトの回転速度、媒体温度、蒸気圧力）を一定に保つ方法、または次のことを保証する方法と呼ばれます。ある法則に従って変化する。それは、適切な人間の行為によって、または自動的に、つまり適切な技術装置、つまり自動調整装置の助けを借りて実行することができます。
パラメータの値を一定に維持するレギュレータを独自のレギュレータと呼び、ある法則に従ってパラメータの変更を提供するコントローラをソフトウェアと呼びます。
1765 年、ロシアの機械工 I. I. ポルズノフは、蒸気ボイラー内の水位をほぼ一定に保つ工業用自動調整装置を発明しました。 1784 年、イギリスの整備士 J.ワットは、蒸気エンジンのシャフトの回転速度を一定に維持する自動調速機を発明しました。
規制プロセス
と呼ばれる部屋の温度を一定に保つ方法を考えてみましょう。 サーモスタットその例としては、インキュベーター チャンバーがあります。
インキュベータ
サーモスタットは、さまざまな産業分野、特に食品産業で広く使用されています。最後に、暖房ラジエーターにある特別なバルブの助けを借りて居住空間が一定の温度を維持する場合、冬には居住空間をサーモスタットとみなすこともできます。非自動の室温制御がどのように行われるかを見てみましょう。
温度を 20 °C に維持することが望ましいとします。温度は室温計で監視されます。より高く上昇する場合は、ラジエターバルブがわずかに閉じていることを意味します。これにより、後者の熱水の流れが遅くなります。温度が低下すると、部屋へのエネルギーの流れが減少し、気温も低くなります。
室内の気温が20℃未満になるとバルブが開き、ラジエーター内の温水の流量が増加し、室内の温度が上昇します。
このような規制により、設定値付近の気温の小さな変動が観察されます (考慮された例では、約 20 °C)。
機械式サーモスタット
この例は、規制プロセスで特定のアクションを実行する必要があることを示しています。
- 調整可能なパラメータを測定します。
- その値をプリセット値と比較します（この場合、いわゆる制御エラーが決定されます - 実際の値とプリセット値の差）。
- 制御エラーの値と符号に応じてプロセスに影響を与えます。
非自動調整では、これらのアクションは人間のオペレーターによって実行されます。
自動調整
規制は人間の介入なしに、つまり技術的手段によって行うことができます。この場合、自動調整装置を使用して実行される自動調整について話しています。それがどのような部分で構成されているか、そしてこれらの部分がどのように相互作用するかを見てみましょう。
制御パラメータの実際の値の測定は、センサーと呼ばれる測定装置によって実行されます（保育器の例では、 温度センサー).
測定結果は、何らかの物理信号 (温度測定液柱の高さ、バイメタル プレートの変形、センサーの出力における電圧または電流の値など) の形でセンサーによって提供されます。
制御パラメータの実際の値と指定されたパラメータの比較は、ヌルボディと呼ばれる特別なコンパレータによって行われます。この場合、制御パラメータの実際の値とその指定された（つまり必要な）値との差が決定されます。この差を制御誤差といいます。それはポジティブにもネガティブにもなり得ます。
制御誤差の値は、制御対象の状態を制御する実行部に影響を与える特定の物理信号に変換されます。オブジェクトに対する実行本体の影響の結果、調整誤差の符号に応じて、制御パラメータが増加または減少します。
したがって、自動調整器の主要部分は、測定要素 (センサー)、基準要素 (ゼロ要素)、および実行要素です。
ゼロ要素が制御量の測定値と設定値を比較するには、自動制御装置にパラメータの設定値を入力する必要があります。これは、いわゆる特別な装置の助けを借りて行われます。パラメーターの設定値の自動調整を一定レベルの物理信号に変換するマスター。
この場合、センサー出力の物理信号と設定値が同じ性質であることが重要です。この場合のみ、null ボディとの比較が可能です。
また、調整誤差に対応する出力信号の電力は、一般に、実行体の動作を制御するには不十分であることにも留意されたい。この点において、指定された信号は前置増幅されます。したがって、自動レギュレータには、示されている 3 つの主要部品 (センサー、ゼロ要素、アクチュエーター) に加えて、設定およびアンプも含まれています。
自動制御システムの代表的なブロック図
この図から分かるように、自動制御システムは閉じられています。制御オブジェクトから、制御パラメータの値に関する情報がセンサーに送られ、次にゼロボディに送られ、その後、制御エラーに対応する信号がアンプを通って実行ボディに送信され、それが制御オブジェクトに必要な影響を与えます。コントロールオブジェクト。
コントロール オブジェクトからヌル ボディへの信号の移動はフィードバック ループです。フィードバックは規制プロセスの前提条件です。このような閉ループは外部からの影響も受けます。
まず (これが最も重要ですが)、規制の対象は外部の影響にさらされます。国家のパラメータに変化を引き起こし、規制を課すのはこれらの影響です。
第二に、自動制御システムの回路に対する外部の影響は、システム全体の動作モードの分析に基づいて決定される、制御パラメータの必要な値の設定値を介してゼロボディに入力されます。この自動装置が含まれています。この分析は人間または制御コンピューターによって実行されます。
自動調整器の例: