Klassifizierung automatischer Steuerungssysteme

Der Satz aus automatischem Steuergerät und Steuerobjekt, der gemäß dem Steueralgorithmus miteinander verbunden ist und miteinander interagiert, wird als automatisches Steuersystem (ACS) bezeichnet.

Automatische Steuerungssysteme können nach Steuerungsmethode und Funktionsmerkmalen klassifiziert werden. Entsprechend der Steuerungsmethode werden alle Systeme in zwei große Klassen eingeteilt: gewöhnliche (nicht selbstregulierende) und selbstregulierende (adaptive).

Gewöhnliche Systeme der Kategorie „Einfach“ ändern ihre Struktur im Laufe der Verwaltung nicht. Sie sind am weitesten entwickelt und werden in Gießereien und Wärmewerkstätten am weitesten verbreitet. Gängige automatische Steuerungssysteme werden in drei Unterklassen unterteilt: offene, geschlossene und kombinierte Steuerungssysteme.

Automatische Steuerungssysteme mit offenem Regelkreis wiederum werden in automatische starre Steuerungssysteme (SZHU) und Störungssteuerungssysteme unterteilt.

In den ersten Systemen wirkt der Regler unabhängig vom erzielten Ergebnis, also vom Wert der Regelgröße und der externen Störung, auf das Regelobjekt ein. Störungskontrollsysteme basieren auf dem Prinzip, dass die Regelwirkung in Abhängigkeit von äußeren Störungen erzeugt wird, die auf das Regelobjekt einwirken.

Betrachten Sie als Beispiel das Heizsystem einer Gießerei oder einer Thermowerkstatt. In diesem Fall hängt der Warmwasserverbrauch in der Heizungsleitung des Geschäfts von den äußeren Wetterbedingungen ab. Je kälter es draußen ist, desto mehr Warmwasser wird den Heizkörpern zugeführt und umgekehrt.

Geschlossene automatische Steuerungssysteme, die nach dem Umlenkprinzip arbeiten, werden auch automatische Steuerungssysteme (ACS) genannt. Ihr Unterscheidungsmerkmal ist das Vorhandensein eines geschlossenen Signaldurchgangszyklus, d.h. das Vorhandensein eines Rückkanals, über den Informationen über den Zustand der Regelgröße an den Eingang des Vergleichselements übertragen werden.

Automatische Steuerungssysteme sollen drei Probleme lösen: Stabilisierung des Regelwertes (Stabilisierungs-ATS), Änderung des Regelwertes nach bekannten (programmierten ATS) oder unbekannten (Tracking-ATS) Programmen.

Bei der ATS-Stabilisierung ist der Sollwert der Regelgröße konstant. Ein Beispiel für ein solches System ist das Temperiersystem im Arbeitsraum eines Thermoofens. Bei Software-ATS ändert sich der Wert der Regelvariablen im Laufe der Zeit gemäß einem vorgefertigten (bekannten) Programm.

Bei Servosystemen ändert sich der Sollwert der Regelgröße im Laufe der Zeit nach einem bisher unbekannten Programm.Tracking- und Software-ATS unterscheiden sich von Stabilisatoren im Prinzip der Verarbeitung des Referenzsignals.

Das typischste Beispiel für eine Servosteuerung ist die automatische Aufrechterhaltung eines bestimmten Verhältnisses zwischen Brennstoff- und Luftverbrauch bei der Regelung des Verbrennungsprozesses in Öfen zum Schmelzen und Erhitzen von Brennstoff.

Automatische Steuersysteme: a – offen, b – vorgespannt offen, c – geschlossen, d – kombiniert, d – selbstregulierend, P – Regler, OU – Steuerobjekt, ES – Vergleichselement, UAV – Gerät zur Analyse der Steuerwirkung : VU – Rechengerät, IU ist Exekutivgerät, AUU ist automatisches Steuergerät, AUO ist Steuerobjekt-Analysegerät.

Kombinierte Systeme vereinen die Vorteile von Abweichungs- und Störungskontrollsystemen und erhöhen so die Regelgenauigkeit. Der Effekt unberücksichtigter Störungen in kombinierten Systemen wird durch Bias-Kontrolle kompensiert oder abgeschwächt.

Selbstregulierende (adaptive) Systeme können in drei Unterklassen unterteilt werden: Extremsysteme, selbstoptimierende Systeme und selbstoptimierende Systeme.

Extreme Regulierungssysteme werden Stabilisierungs-, Nachführ- oder programmierte Steuerungssysteme genannt, bei denen sich die Einstellung, das Programm oder das Reproduktionsgesetz abhängig von Änderungen der äußeren Bedingungen oder des inneren Zustands des Systems automatisch ändert, um die günstigste (optimale) Betriebsweise zu schaffen ein Kontrollobjekt.

In solchen Systemen ist anstelle einer festen Einstellung oder eines Programms ein automatisches Suchgerät installiert, das jedes Merkmal des Objekts (Effizienz, Produktivität, Wirtschaftlichkeit usw.) analysiert und abhängig vom erhaltenen Ergebnis den erforderlichen Wert von a liefert Regelgröße an das Steuergerät weitergegeben, so dass diese Kenngröße bei einer kontinuierlichen Änderung verschiedener Störeinflüsse, die sich auf die Betriebsbedingungen der Anlage auswirken, einen herausragenden Wert hat.

Wenn sich in Systemen mit selbstoptimierenden Parametern die äußeren Bedingungen oder Eigenschaften des gesteuerten Objekts ändern, erfolgt eine automatische (nicht gemäß einem vorgegebenen Programm) Änderung der variablen Parameter des Steuergeräts, um einen stabilen Betrieb des Systems sicherzustellen und aufrechtzuerhalten der kontrollierte Wert auf einem gegebenen oder optimalen Niveau.

In Systemen mit selbstanpassender Struktur werden bei Änderung der äußeren Bedingungen und Eigenschaften des Steuerobjekts die Elemente im Verbindungsschema vertauscht oder neue Elemente eingeführt. Der Zweck dieser Änderungen (Auswahl) der Struktur besteht darin, eine bessere Lösung des Managementproblems zu erreichen.

Die Auswahl der Struktur erfolgt durch automatische Suche mittels rechnerischer und logischer Operationen. Solche Systeme müssen sich nicht nur an alle Änderungen der äußeren Bedingungen und Eigenschaften des Objekts anpassen, sondern auch bei Fehlfunktionen oder Schäden an einzelnen Elementen normal funktionieren und neue Stromkreise schaffen, um die defekten zu ersetzen. Selbstregulierende Systeme können dazu dienen, sich zu verbessern und „Erfahrung zu sammeln“, indem schnell mehrere Optionen ausprobiert und die beste ausgewählt und „erinnert“ wird.

Funktionsklassifizierung Alle automatischen Steuerungssysteme werden in vier Klassen eingeteilt:

• Systeme zur Koordinierung der Arbeit von Mechanismen,

• Systeme zur Regulierung der Parameter technologischer Prozesse,

• automatische Kontrollsysteme,

• automatische Schutz- und Blockiersysteme.

Systeme zur Koordinierung des Betriebs einzelner Mechanismen der Anlage oder der Anlage als Ganzes, automatische starre Steuerungssysteme (SZHU).

Die technologischen Prozesse der automatischen Kontrollsysteme (ACS) gewährleisten die Aufrechterhaltung des kontrollierten Wertes auf einem bestimmten Niveau oder seine Änderung gemäß einem bestimmten Programm.

Automatische Kontrollsysteme (ACS) enthalten Mittel und Methoden, um ohne direkte menschliche Beteiligung Informationen über die aktuellen Werte technologischer Prozessparameter (Temperatur, Druck, Staubigkeit oder Gasgehalt in der Luft usw.) zu erhalten.

Automatische Schutzsysteme (SAZ) und Blockiersysteme (SAB) verhindern das Auftreten von Notfallsituationen beim Betrieb von Geräten im stabilen Zustand.