オートメーションシステムにおける制御方法
V 自動化システム 次の 3 つの制御方法が適用されます。
1) 制御値の偏差により、
2) 外乱による (負荷による)、
3) 組み合わせたもの。
制御量の偏差による調整方法 DCモータの速度制御システムを例に考えてみましょう（図1）。
動作中、調整の対象であるモーター D は、さまざまな外乱 (モーターシャフトの負荷の変化、供給ネットワークの電圧、発電機 D の電機子を駆動するモーターの速度、周囲環境の変化) を経験します。温度が変化し、その結果、巻線の抵抗が変化し、電流などが変化します)。
これらすべての摂動によってエンジン速度 D が変動し、e が変化します。等v. タコジェネレーター TG。加減抵抗器 P はタコジェネレータ TG1 の回路に含まれています... 加減抵抗器 P1 によって取られる電圧 U0 は、TG タコジェネレータの電圧に対して含まれています。これにより、電圧差 e = U0 — Utg が生じ、これがアンプ Y を介して加減抵抗器 P のスライダーを動かすモーター DP に供給されます。電圧 U0 は制御量の設定値である回転周波数 ωО に、タコジェネレータ電圧 Utg は回転速度の現在値に相当します。
米。 1. 閉ループ DC モーター速度制御の概略図: R — レオスタット、OVG — 発電機励磁コイル、G — 発電機、OVD — モーター励磁コイル、D — モーター、TG — タコジェネレーター、DP — レオスタット スライド ドライブ モーター、U —増幅器。
外乱の影響下で、これらの値の差（偏差）が所定の制限を超える場合、レギュレータは発電機の励磁電流の変化の形で基準動作を受け取り、これがこの偏差を引き起こします減らすこと。一般的な偏向システムは図の図で表されます。 2、a.
米。 2... 規制方法のスキーム: a — 偏差による、b — 外乱による、c — 組み合わせ、P — 規制当局、RO — 規制機関、OR — 規制の対象、ES — 比較の要素、x(T) は設定、Z1 (t) および Z2 (t) — 内部規制の影響、(T) — 調整可能な値、F(T) は妨害効果です。
制御変数の偏差によりレギュレーターが作動し、この動作は常に偏差を低減するように指示されます。値の差ε(t) = x(t) — y (f) を取得するために、比較要素 ES がシステムに導入されます。
偏差の制御におけるレギュレータの動作は、制御変数の変化の理由に関係なく発生します。これは間違いなくこの方法の大きな利点です。
外乱制御または外乱補償の方法は、システムが外乱の影響の変化の影響を補償するデバイスを使用するという事実に基づいています。
米。 3... DC 発電機の電圧調整の概略図: G – 発電機、ОВ1 および ОВ2 – 発電機の励磁コイル、Rн – 負荷抵抗、F1 および F.2 – 励起コイルの起磁力、Rsh – 抵抗。
例として、直流発電機の動作を考えてみましょう (図 3)。発電機には 2 つの励磁巻線があります。OB1 は電機子回路と並列に接続され、OB2 は抵抗 Ri に接続されています。界磁巻線は ppm になるように接続されています。 F1 と F.2 を追加します。発電機の端子電圧は合計 ppm に依存します。 F = F1 + F2。
負荷電流 Az が増加する (負荷抵抗 Rn が減少する) と、発電機電機子の両端の電圧降下が増加するため、発電機電圧 UG は減少するはずですが、ppm であるため、これは起こりません。 F2励磁コイルOB2は負荷電流Azに比例して増加します。
これにより、合計 ppm が増加し、それに応じて発電機電圧が均等化されます。これにより、負荷電流が変化したときの電圧降下、つまり発電機の主な外乱が補償されます。抵抗 RNS この場合、干渉、つまり負荷を測定できるデバイスです。
一般的な場合、外乱補償方式で動作するシステムの図を図に示します。 2、b.
不安な影響はさまざまな理由によって引き起こされる可能性があるため、複数の理由が考えられます。これにより、自動制御システムの動作の分析が複雑になります。通常、負荷の変化などの根本原因によって引き起こされる障害を調べることに限定されます。この場合の調整をロードレギュレーションと呼びます。
組み合わせた規制方法 (図 2、c を参照) は、逸脱と暴挙という 2 つの以前の方法を組み合わせたものです。高品質の規制が必要な複雑な自動化システムの構築に使用されます。
図から次のように。図２に示すように、各調整方法において、各自動調整システムは、調整部（調整対象）と調整部（レギュレータ）から構成される。いずれの場合も、レギュレーターには、制御変数の規定値からの偏差を測定する感知素子と、偏差後の制御変数の設定値の復元を確実にする制御本体が必要です。
システム内でレギュレータが感知素子から直接影響を受け、それによって作動する場合、そのような制御システムは直接制御システムと呼ばれ、レギュレータは直動レギュレータと呼ばれます。
直動式レギュレータでは、検出素子が調整体の位置を変更するのに十分な電力を発生する必要があります。この状況は、直接規制の適用分野を制限する。なぜなら、直接規制は敏感な要素を小さくする傾向があり、その結果、規制機関を動かすのに十分な努力を得ることが困難になるからである。
パワーアンプは、測定素子の感度を高め、調整体を動かすのに十分な電力を得るために使用されます。パワーアンプとともに動作するレギュレータを間接レギュレータと呼び、システム全体を間接レギュレータシステムと呼びます。
間接制御システムでは、外部エネルギー源または制御対象のエネルギーによって制御体を動かすために補助機構が使用されます。この場合、感応要素は補助機構の制御要素にのみ作用します。
制御動作の種類による自動化制御手法の分類
制御信号は、基準変数と、制御変数の実際の値を測定するセンサーからの信号に基づいて、制御システムによって生成されます。受信した制御信号はレギュレータに供給され、レギュレータがそれをドライブの制御動作に変換します。
アクチュエータは、制御値が設定値に近づくような位置に対象物の規制体を強制します。システム動作中、制御量の現在値が継続的に測定されるため、制御信号も継続的に生成されます。
ただし、ドライブの調整動作は、レギュレータのデバイスに応じて、連続的または断続的になります。図では。図４において、ａは設定値ｙ０からの制御値ｙの時間的偏差曲線Δｕを示し、同時に図の下部には制御動作Ｚがどのように連続的に変化しなければならないかを示す。それは制御信号に線形に依存し、位相が制御信号と一致します。
米。 4. 規制の影響の主なタイプの図: a — 継続的、b、c — 周期的、d — リレー。
このような効果を生み出すレギュレーターは連続レギュレーターと呼ばれ、そのレギュレーター自体も連続レギュレーターです... この原理に基づいて構築されたレギュレーターは、制御アクションがある場合にのみ、つまり実際のレギュレーターと規定値の間に偏差が生じるまで機能します。制御変数の値。
オートメーションシステムの動作中に、連続制御信号による制御動作が一定の間隔で中断されるか、個別のパルスの形で供給される場合、この原理に基づいて動作するコントローラは、周期的レギュレータ（ステップまたはパルス）と呼ばれます。原則として、周期的な制御アクションを形成するには 2 つの方法があります。
図では。図４のｂおよびｃは、制御値からの連続的な偏差Δを伴う間欠制御動作のグラフを示す。
最初のケースでは、制御動作は、等しい時間間隔 T1 = t2 = t に続く、同じ持続時間 Δt の個別のパルスによって表されます。この場合、パルスの大きさ Z = e(t) は、制御動作の形成の瞬間の制御信号。
2 番目のケースでは、すべてのパルスは同じ値 Z = e(t) を持ち、一定の間隔 T1 = t2 = t で続きますが、持続時間 ΔT は異なります。この場合、パルスの持続時間は、制御動作の形成時の制御信号の値に依存する。規制当局からの規制作用は、対応する不連続性を伴って規制機関に伝達され、これにより規制機関も不連続性を持ってその位置を変更します。
実際には、リレー制御システムも広く使用されています... 2位置制御を備えたレギュレータの動作の例を使用して、リレー制御の動作原理を考えてみましょう（図4、d）。
オンオフ制御レギュレータには、安定位置が 2 つだけあるレギュレータが含まれます。1 つは、制御値の偏差が設定された正の制限値 + Δy を超えたとき、もう 1 つは偏差の符号が変化し、負の制限値 -Δy に達したときです。
両方の位置での調整動作は絶対値が同じですが符号が異なり、ガバナを介したこの動作により、たわみの絶対値が常に減少するようにガバナが急激に動きます。偏差 Δу の値が正の許容値 + Δу (ポイント 1) に達すると、リレーがトリガーされ、制御動作 -Z がレギュレータと制御体を介してオブジェクトに作用します。これは、符号が反対ですが、符号が等しくなります。制御動作の正の値+Zに大きさを加えます。制御値の偏差は一定時間後に減少します。
ポイント 2 に到達すると、偏差 Δy は負の許容値 -Δy に等しくなり、リレーが動作し、制御動作 Z の符号が反対に変わります。 リレー コントローラは、他のコントローラと比較して設計が単純です。比較的安価であり、外乱の影響に対する高い感度が要求されない施設で広く使用されています。