Phân loại hệ thống điều khiển tự động

Tập hợp các thiết bị điều khiển tự động và đối tượng điều khiển được kết nối và tương tác với nhau theo thuật toán điều khiển được gọi là hệ thống điều khiển tự động (ACS).

Hệ thống điều khiển tự động có thể được phân loại theo phương pháp điều khiển và đặc điểm chức năng. Theo phương pháp điều khiển, tất cả các hệ thống được chia thành hai lớp lớn: thông thường (không tự điều chỉnh) và tự điều chỉnh (thích ứng).

Các hệ thống thông thường thuộc loại đơn giản không thay đổi cấu trúc trong quá trình quản lý. Chúng được phát triển nhất và được sử dụng rộng rãi trong các xưởng đúc và xưởng nhiệt. Các hệ thống điều khiển tự động phổ biến được chia thành ba lớp con: hệ thống điều khiển mở, đóng và kết hợp.

Đổi lại, các hệ thống điều khiển tự động vòng hở được chia thành các hệ thống điều khiển cứng nhắc tự động (SZHU) và hệ thống điều khiển nhiễu loạn.

Trong các hệ thống đầu tiên, bộ điều chỉnh tác động lên đối tượng điều khiển bất kể kết quả thu được là giá trị của biến điều khiển và nhiễu bên ngoài. Các hệ thống kiểm soát nhiễu loạn hoạt động theo nguyên tắc hoạt động kiểm soát được tạo ra tùy thuộc vào các nhiễu loạn bên ngoài ảnh hưởng đến đối tượng kiểm soát.

Ví dụ, hãy xem xét hệ thống sưởi ấm của xưởng đúc hoặc xưởng nhiệt. Trong trường hợp này, việc tiêu thụ nước nóng trong đường ống sưởi ấm của cửa hàng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết bên ngoài. Bên ngoài càng lạnh, càng có nhiều nước nóng được cung cấp cho bộ tản nhiệt và ngược lại.

Các hệ thống điều khiển tự động đóng hoạt động theo nguyên tắc lệch hướng còn được gọi là hệ thống điều khiển tự động (ACS). Đặc điểm nổi bật của chúng là sự hiện diện của một chu trình truyền tín hiệu khép kín, tức là sự hiện diện của kênh trả về thông qua đó thông tin về trạng thái của biến điều khiển được truyền đến đầu vào của phần tử so sánh.

Các hệ thống điều khiển tự động được thiết kế để giải quyết ba vấn đề: ổn định giá trị được điều khiển (ổn định ATS), thay đổi giá trị được điều khiển theo các chương trình đã biết (ATS được lập trình) hoặc chưa biết (ATS theo dõi).

Trong ổn định ATS, điểm đặt của biến được điều khiển là không đổi. Một ví dụ về hệ thống như vậy là hệ thống kiểm soát nhiệt độ trong không gian làm việc của lò nhiệt. Trong ATS phần mềm, giá trị của biến điều khiển thay đổi theo thời gian theo một chương trình (đã biết) được thiết kế sẵn.

Trong các hệ thống servo, giá trị cài đặt của biến được điều khiển thay đổi theo thời gian theo một chương trình chưa biết trước đó.ATS theo dõi và phần mềm khác với bộ ổn định ở nguyên tắc xử lý tín hiệu tham chiếu.

Ví dụ điển hình nhất của điều khiển servo là tự động duy trì một tỷ lệ nhất định giữa mức tiêu thụ nhiên liệu và không khí khi điều chỉnh quá trình đốt cháy nhiên liệu trong lò đốt nóng chảy và đốt nóng.

Hệ thống điều khiển tự động: a — mở, b — mở thiên vị, c — đóng, d — kết hợp, d — tự điều chỉnh, P — bộ điều khiển, OU — đối tượng điều khiển, ES — phần tử so sánh, UAV — thiết bị phân tích hành động điều khiển : VU—thiết bị tính toán, IU là thiết bị điều hành, AUU là thiết bị điều khiển tự động, AUO là thiết bị phân tích đối tượng điều khiển.

Các hệ thống kết hợp kết hợp các ưu điểm của hệ thống điều khiển sai lệch và nhiễu loạn, làm tăng độ chính xác của điều khiển. Ảnh hưởng của các nhiễu không tính được trong các hệ thống kết hợp được bù hoặc giảm bớt bằng điều khiển sai lệch.

Các hệ thống tự điều chỉnh (thích ứng) có thể được chia thành ba lớp con: hệ thống cực đoan, hệ thống tự điều chỉnh và hệ thống tự điều chỉnh.

Các hệ thống điều chỉnh cực đoan được gọi là hệ thống ổn định, theo dõi hoặc điều khiển được lập trình trong đó cài đặt, chương trình hoặc luật tái tạo tự động thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi của điều kiện bên ngoài hoặc trạng thái bên trong của hệ thống để tạo ra chế độ hoạt động thuận lợi nhất (tối ưu) của một đối tượng điều khiển.

Trong các hệ thống như vậy, thay vì cài đặt hoặc chương trình cố định, một thiết bị tìm kiếm tự động được cài đặt, phân tích từng đặc điểm của đối tượng (hiệu quả, năng suất, tính kinh tế, v.v.) và tùy thuộc vào kết quả thu được, cung cấp giá trị cần thiết của một biến được điều khiển cho thiết bị điều khiển, sao cho đặc tính này có giá trị nổi bật với sự thay đổi liên tục trong các tác động gây nhiễu khác nhau ảnh hưởng đến điều kiện vận hành của hệ thống.

Trong hệ thống tự điều chỉnh tham số, khi các điều kiện bên ngoài hoặc đặc điểm của đối tượng điều khiển thay đổi thì sẽ có sự tự động thay đổi (không theo chương trình định sẵn) các biến tham số của thiết bị điều khiển để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và duy trì. giá trị được kiểm soát ở một mức nhất định hoặc mức tối ưu.

Trong các hệ thống có cấu trúc tự điều chỉnh, khi các điều kiện bên ngoài và đặc điểm của đối tượng điều khiển thay đổi, các phần tử trong sơ đồ kết nối được chuyển đổi hoặc các phần tử mới được đưa vào đó. Mục đích của những thay đổi (lựa chọn) cấu trúc này là để đạt được một giải pháp tốt hơn cho vấn đề quản lý.

Việc lựa chọn cấu trúc được thực hiện bằng tìm kiếm tự động bằng cách sử dụng các hoạt động tính toán và logic. Các hệ thống như vậy không chỉ phải thích ứng với mọi thay đổi về điều kiện bên ngoài và đặc điểm của vật thể, mà còn phải hoạt động bình thường ngay cả khi có sự cố hoặc hư hỏng đối với các phần tử riêng lẻ, tạo ra các mạch mới để thay thế các mạch bị hỏng. Các hệ thống tự điều chỉnh có thể được thực hiện để cải thiện, "tích lũy kinh nghiệm" bằng cách nhanh chóng thử một số tùy chọn, chọn và "ghi nhớ" tùy chọn tốt nhất.

Phân loại chức năng Tất cả các hệ thống điều khiển tự động được chia thành bốn loại:

• hệ thống điều phối công việc của các cơ chế,

• hệ thống điều chỉnh các thông số của quy trình công nghệ,

• hệ thống điều khiển tự động,

• hệ thống bảo vệ và ngăn chặn tự động.

Các hệ thống được thiết kế để phối hợp hoạt động của các cơ chế riêng lẻ của nhà máy hoặc toàn bộ nhà máy như một hệ thống điều khiển cứng nhắc tự động (SZHU).

Các quy trình công nghệ của hệ thống điều khiển tự động (ACS) đảm bảo duy trì giá trị được điều khiển ở một mức nhất định hoặc sự thay đổi của nó theo một chương trình nhất định.

Hệ thống điều khiển tự động (ACS) chứa các phương tiện và phương pháp để thu thập thông tin về các giá trị hiện tại của các tham số quy trình công nghệ (nhiệt độ, áp suất, độ bụi hoặc hàm lượng khí trong không khí, v.v.) mà không cần sự tham gia trực tiếp của con người.

Hệ thống bảo vệ tự động (SAZ) và hệ thống chặn (SAB) ngăn chặn sự xuất hiện của các tình huống khẩn cấp khi vận hành thiết bị ở trạng thái ổn định.