I. Wprowadzenie
Sterowanie sprzężeniem zwrotnym, jako jedna z podstawowych strategii sterowania w automatyce przemysłowej, odgrywa istotną rolę w nowoczesnej produkcji przemysłowej. Jego podstawowa zasada polega na porównaniu sygnału wyjściowego sterowanego obiektu z żądaną wartością, uzyskaniu sygnału błędu i dostosowaniu wyjścia sterownika na podstawie tego sygnału błędu, tak aby uzyskać precyzyjną kontrolę kontrolowanego obiektu. W artykule omówione zostaną podstawowe zasady sterowania ze sprzężeniem zwrotnym, w tym jego definicja, charakterystyka, proces pracy, rodzaje i zastosowania w automatyce przemysłowej.
II. Definicja i charakterystyka sterowania ze sprzężeniem zwrotnym
Definicja
Kontrola zwrotna polega na porównaniu rzeczywistych wyników po wykonaniu określonego działania i zadania, tak aby mieć wpływ na przebieg kolejnego działania i odgrywać rolę kontrolną. Jego podstawową zasadą jest proces zwracania informacji wyjściowej systemu na wejście, porównywanie ich z informacjami wejściowymi i wykorzystywanie odchylenia między nimi do sterowania. Kontrola sprzężenia zwrotnego w rzeczywistości polega na wykorzystaniu przeszłości do kierowania przyszłością, dzięki czemu realizacja decyzji planistycznych i samego pierwotnego planu pozostaje dynamiczna, aby osiągnąć koordynację.
Charakterystyka
(1) Terminowość:kontrola zwrotna może zaplanować decyzje w realizacji każdego etapu procesu spowodowanego obiektywnym efektem, terminową reakcją i odpowiednio dostosować, zmodyfikować kolejny krok w realizacji programu.
(2) Dynamiczny:kontrola zwrotna sprawia, że realizacja decyzji programowych i samego pierwotnego planu staje się dynamiczna, aby osiągnąć koordynację, w celu dostosowania się do zmieniającego się otoczenia zewnętrznego i warunków wewnętrznych.
(3) skutki-:kontrola informacji zwrotnej opiera się głównie na konsekwencjach informacji zwrotnej, a biorąc pod uwagę fakt, że trudno jest zmienić i zastąpić stary plan nowym planem, nowa decyzja zastępująca pierwotną-podjęcie decyzji zajmuje pewną ilość czasu.
III. Proces kontroli informacji zwrotnej
Proces pracy kontroli sprzężenia zwrotnego obejmuje głównie następujące kroki:
Ustawianie żądanej wartości:przede wszystkim jako cel regulacji należy ustawić żądaną wartość wyjściową kontrolowanego obiektu.
Zmierz rzeczywistą moc wyjściową: za pomocą czujników i innych urządzeń pomiarowych,-mierząc w czasie rzeczywistym rzeczywistą wartość wyjściową kontrolowanego obiektu.
Porównaj błąd:Porównaj rzeczywistą wartość wyjściową z wartością żądaną, aby uzyskać sygnał błędu.
Dostosuj wyjście kontrolera:w zależności od wielkości i kierunku sygnału błędu, sterownik oblicza odpowiedni sygnał sterujący, aby dostosować wejście kontrolowanego obiektu.
Pętla informacji zwrotnej:skorygowane wejście oddziałuje na kontrolowany obiekt, generując nowy sygnał wyjściowy, ponownie porównywany z żądaną wartością, tworząc pętlę sprzężenia zwrotnego.
IV. Rodzaje kontroli ze sprzężeniem zwrotnym
W zależności od roli sygnału sprzężenia zwrotnego sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym można podzielić na dwa rodzaje sprzężenia zwrotnego dodatniego i sprzężenia zwrotnego ujemnego:
Pozytywne opinie:Pozytywne sprzężenie zwrotne zwiększa wkład netto, tj. jeśli zmiana zwiększa wydajność systemu, wówczas pozytywne sprzężenie zwrotne wzmacnia tendencję tego wzrostu. Dodatnie sprzężenie zwrotne jest często wykorzystywane w zastosowaniach, w których należy zwiększyć reakcję systemu lub wzmocnić sygnał.
Negatywne opinie:Ujemne sprzężenie zwrotne zmniejsza wkład netto, tj. jeśli zmiana zwiększa moc wyjściową systemu, wówczas ujemne sprzężenie zwrotne stabilizuje moc wyjściową systemu poprzez regulację wejścia w celu zmniejszenia tego wzrostu. Negatywne sprzężenie zwrotne jest najczęściej stosowaną metodą sprzężenia zwrotnego w systemie sterowania, ponieważ może poprawić stabilność systemu i dokładność sterowania.
V. Zastosowanie sterowania ze sprzężeniem zwrotnym w automatyce przemysłowej
Sterowanie sprzężeniem zwrotnym jest szeroko stosowane w automatyce przemysłowej, w tym między innymi w następujących aspektach:
Kontrola temperatury:W przemyśle chemicznym i metalurgicznym temperatura urządzeń, takich jak reaktory i piece grzewcze, wymaga precyzyjnej kontroli. Rzeczywista temperatura jest mierzona przez czujniki temperatury i porównywana z temperaturą zadaną, a sterownik dostosowuje moc urządzeń grzewczych lub chłodzących w zależności od sygnału błędu, realizując w ten sposób precyzyjną kontrolę temperatury.
Kontrola ciśnienia:W przemyśle naftowym i gazowym konieczna jest stabilna kontrola ciśnienia w rurociągach, zbiornikach magazynowych i innym sprzęcie. Poprzez czujnik ciśnienia mierzy rzeczywiste ciśnienie i porównuje je z ustawionym ciśnieniem, sterownik na podstawie sygnału błędu reguluje otwarcie zaworu lub przepływ wyjściowy pompy, aby zapewnić stabilną kontrolę ciśnienia.
Kontrola przepływu:W uzdatnianiu wody, przemyśle farmaceutycznym i innych konieczne jest dokładne kontrolowanie przepływu cieczy lub gazu. Poprzez czujnik przepływu mierzy rzeczywisty przepływ i porównuje go z ustawionym przepływem, sterownik na podstawie sygnału błędu reguluje moc wyjściową pompy lub zaworu, tak aby zapewnić precyzyjną kontrolę przepływu.
Kontrola pozycji:W produkcji maszyn, zautomatyzowanym montażu i innych gałęziach przemysłu położenie sprzętu, takiego jak ramiona robotyczne i przenośniki taśmowe, musi być precyzyjnie kontrolowane. Poprzez czujnik położenia mierzy aktualną pozycję i porównuje ją z ustawioną pozycją, sterownik na podstawie sygnału błędu reguluje wyjściowy moment obrotowy lub prędkość silnika napędowego, aby uzyskać precyzyjną kontrolę pozycji.
VI. Streszczenie
Sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym jako jedna z podstawowych strategii sterowania w automatyce przemysłowej, jej podstawową zasadą jest porównanie sygnału wyjściowego kontrolowanego obiektu z żądaną wartością, uzyskanie sygnału błędu i dostosowanie wyjścia sterownika w oparciu o ten sygnał błędu, tak aby zrealizować precyzyjną kontrolę kontrolowanego obiektu. Sterowanie sprzężeniem zwrotnym charakteryzuje się terminowością, dynamiką i-skutkami następczymi i jest szeroko stosowane w automatyce przemysłowej. Dzięki głębokiemu zrozumieniu podstawowych zasad i scenariuszy zastosowań kontroli ze sprzężeniem zwrotnym można lepiej zrozumieć jej kluczową rolę w automatyce przemysłowej i zapewnić silne wsparcie w realizacji bardziej wydajnej i stabilnej zautomatyzowanej produkcji.