Regelung im offenen und geschlossenen Regelkreis in Steuerungs- und Automatisierungssystemen

Die Aufrechterhaltung der Regelgröße innerhalb der vorgegebenen Grenzen oder deren Änderung nach einem vorgegebenen Gesetz während des Betriebs des Steuerungs- und Automatisierungssystems kann nach offenen oder geschlossenen Regelkreisen erfolgen. Betrachten Sie ein System (Abb. 1), das aus in Reihe geschalteten Elementen besteht: dem Regulierungsobjekt OR, dem Regulierungsorgan RO, dem Regler P und dem Hauptsystem Z – einem Gerät, mit dessen Hilfe die Hauptwirkung dem System zugeführt wird.

Bei der Steuerung mit offenem Regelkreis (Abb. 1, a) ist die vom Master zum Regler kommende Referenzaktion x (T) keine Funktion des Ergebnisses dieser Aktion am Objekt, sondern wird vom Bediener festgelegt. Einem bestimmten Wert der Referenzeinwirkung wird ein bestimmter aktueller Wert der Regelgröße y (t) entsprechen, der von der Störeinwirkung F (t) abhängt. Eine Erklärung grundlegender Begriffe finden Sie hier: Allgemeine Prinzipien von Gebäudeautomationssystemen

Beim Open-Loop-System handelt es sich im Wesentlichen um eine Übertragungskette, bei der die Führungsgröße x (t) vom Master nach ordnungsgemäßer Verarbeitung durch den Regler mittels interner Einflüsse Z1(t) und Z2 (T) auf den Regelgegenstand übertragen wird, Es gibt jedoch keine umgekehrte Wirkung auf das Objekt am Regler.

Reis. 1. Regulierungsschemata für offene (a) und geschlossene (b) Kreisläufe: З – Sollwert, R – Regler, RO – Regulierungsbehörde, OR – Gegenstand der Regulierung, x (T) Die Anpassungsaktion ist Z1(t) und Z2 (T) – interne regulatorische Einflüsse, y (T) Der kontrollierte Wert ist F (T) Es hat eine störende Wirkung.

Beispiele für Steuerung und Regelung im offenen und geschlossenen Regelkreis

In Abb. 2a zeigt das Drehzahlregelungsschema Permanenter Motor E. Wenn sich die Motorposition des Rheostaten P ändert, ändert sich der Erregerstrom in der Erregerspule des Generators OVG G, was zu einer Änderung seines e führt. usw. pp. und damit die Spannung, die dem Motor D zugeführt wird.

Der Tachogenerator TG, montiert auf der gleichen Welle wie der Motor D, erzeugt z. D. s proportional zur Drehzahl der Motorwelle. Ein an die Bürsten des Tachogenerators angeschlossenes Voltmeter mit einer in Umdrehungseinheiten kalibrierten Skala ermöglicht nur die visuelle Kontrolle der Motorumdrehungen.

Wenn die Eigenschaften der Maschinen stabil sind, entspricht jede Position des Rheostatmotors einem bestimmten Wert der Motorgeschwindigkeit. In diesem System wirkt der Regler auf das Objekt, hat aber keine umgekehrte Wirkung, d. h. Das System arbeitet im offenen Regelkreis.

Reis. 2.Schematische Diagramme für die Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren mit offenem (a) bis geschlossenem (b) Regelkreis: R – Rheostat, OVG – Generator-Erregerspule, G – Generator, OVD – Motor-Erregerspule, D – Motor, TG – Tachogenerator, DP ist der Antrieb Motor des Rheostat-Schiebers, U ist der Verstärker.

Wenn wir den Systemausgang so mit dem Controller verbinden, dass der Controller jederzeit zwei Signale empfängt – das Signal vom Master und das Signal vom Objektausgang, dann erhalten wir ein geschlossenes System. In einem solchen System wirkt nicht nur der Regulator auf das Objekt, sondern auch das Objekt auf den Regulator.

In Abb. 2 zeigt b ein Schema zur Steuerung der Drehzahl des Gleichstrommotors D, bei dem der Ausgang des Systems über einen Tachogenerator TG, einen Rheostat P, einen Verstärker Y und a mit dem Eingang des Systems verbunden ist Motor DP des Schieberantriebs des Rheostaten P.

Hier gibt es eine automatische Motordrehzahlregelung. Jede Geschwindigkeitsänderung führt dazu, dass am Motor DP ein Signal erscheint, das den Rheostat-Schieber P auf die eine oder andere Seite der Position bewegt, die der gegebenen Motorgeschwindigkeit D entspricht.

Wenn die Drehzahl aus irgendeinem Grund abnimmt, nimmt der Schieber des Rheostaten P eine Position ein, in der der Erregerstrom in der Erregerspule des Generators OB ansteigt. Dies führt zu einer Erhöhung der Spannung des Generators und dementsprechend zu einer Erhöhung der Drehzahl des Motors D, der seine Ausgangsstellung einnimmt.

Wenn die Drehzahl von Motor D zunimmt, bewegt sich der Rheostatschieber P in die entgegengesetzte Richtung, wodurch die Drehzahl von Motor D abnimmt.

Ein automatisches Steuersystem mit offenem Regelkreis kann unabhängig und ohne Bedienereingriff seine Betriebsart nicht ändern, wenn die in das System eintretenden Störungen unterschiedlich werden. Ein geschlossenes System reagiert automatisch auf alle Änderungen, die im System auftreten.

Siehe auch: Steuerungsmethoden in Automatisierungssystemen