ตัวควบคุมตำแหน่งและตัวควบคุมสองตำแหน่ง

ในวัตถุควบคุมที่ไม่มีการปรับระดับตัวเอง เอฟเฟกต์การรบกวนใด ๆ ไม่สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากตัวควบคุมอัตโนมัติ และสภาวะสมดุลจะไม่เกิดขึ้น

การทำงานของตัวควบคุมอัตโนมัตินั้นพิจารณาจากประเภทของความสัมพันธ์ระหว่างการเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์ที่ควบคุมและผลการควบคุมของหน่วยงานควบคุมซึ่งเกิดขึ้นจากการเคลื่อนไหว การพึ่งพานี้เรียกว่าลักษณะไดนามิกของคอนโทรลเลอร์หรือกฎหมายควบคุมของคอนโทรลเลอร์... ตามประเภทของการพึ่งพานี้ หน่วยงานกำกับดูแลจะแบ่งออกเป็นตำแหน่ง, คงที่หรือเป็นสัดส่วน, แอสแตติกและไอโซโดรมิก

ตัวควบคุมในตัวกำหนดตำแหน่งสามารถมีตำแหน่งคงที่ได้สองตำแหน่งขึ้นไป ซึ่งแต่ละตำแหน่งจะสอดคล้องกับค่าบางอย่างของพารามิเตอร์ที่ควบคุม

ตามจำนวนตำแหน่ง เรกูเลเตอร์สามารถเป็นได้สองตำแหน่ง สามตำแหน่ง และหลายตำแหน่ง

ในทางปฏิบัติพบแอปพลิเคชั่นที่ใหญ่ที่สุด หน่วยงานกำกับดูแลสองตำแหน่ง... ควรหารือในรายละเอียดเพิ่มเติม

ในเรกูเลเตอร์แบบสองตำแหน่ง เมื่อพารามิเตอร์ควบคุมเบี่ยงเบนไปจากค่าที่ตั้งไว้ (โดยปริมาณที่มากกว่าค่าไร้ความไวของเรกูเลเตอร์) ตัวเรกูเลเตอร์จะอยู่ในตำแหน่งสูงสุดตำแหน่งหนึ่งซึ่งสอดคล้องกับการไหลของสารควบคุมสูงสุดหรือต่ำสุดที่เป็นไปได้ . ในบางกรณี ค่าต่ำสุดอาจเป็นศูนย์การไหลเข้า

การเคลื่อนที่ของส่วนควบคุมจากตำแหน่งปลายด้านหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งโดยมีการควบคุมแบบเปิด-ปิดมักจะดำเนินการด้วยความเร็วสูง ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วจะเกิดขึ้นทันทีทันใดในเวลาชั่วขณะหนึ่งเท่ากับศูนย์

ไม่มีการสังเกตความเท่าเทียมกันระหว่างการไหลเข้าและการไหลออกสำหรับค่าที่กำหนดของพารามิเตอร์ที่ควบคุม สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ที่โหลดสูงสุดหรือต่ำสุดเท่านั้น ดังนั้นในการควบคุมสองตำแหน่ง ระบบมักจะอยู่ในสภาวะที่ไม่สมดุล เป็นผลให้พารามิเตอร์ที่ควบคุมแกว่งอย่างต่อเนื่องในทั้งสองทิศทางจากค่าที่ตั้งไว้

แอมพลิจูดของการสั่นเหล่านี้ในกรณีที่ไม่มีความล่าช้าตามที่สันนิษฐานได้ง่ายจะเป็นความไม่ไวของเรกูเลเตอร์ โซนของการสั่นที่เป็นไปได้ของพารามิเตอร์ควบคุมขึ้นอยู่กับโซนควบคุมเรกูเลเตอร์และถูกกำหนดโดยสมมติว่ามี ไม่ล่าช้า

เดดแบนด์ของตัวควบคุมคือช่วงของการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ที่ควบคุมซึ่งจำเป็นสำหรับการเริ่มต้นการเคลื่อนไหวของตัวควบคุมในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ ตัวอย่างเช่น หากตัวควบคุมอุณหภูมิห้องตั้งไว้ที่ 20 ° C เริ่มปิดตัวควบคุมเมื่อจ่ายน้ำร้อนไปยังเครื่องทำความร้อน เมื่ออุณหภูมิอากาศภายในเพิ่มขึ้นถึง 21 ° และเปิดที่อุณหภูมิ 19 ° จากนั้นโซนตายของตัวควบคุมนี้จะเท่ากับ 2 °

ความแม่นยำในการรักษาพารามิเตอร์ที่ตั้งไว้ด้วยการเปิด-ปิดนั้นค่อนข้างสูง

หากความแม่นยำในการควบคุมสูงเพียงพอ แสดงว่าสามารถใช้ตัวควบคุมเปิด-ปิดในสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมดได้ การบังคับใช้การควบคุมการเปิด-ปิดในกรณีส่วนใหญ่ไม่ได้พิจารณาจากความแม่นยำในการควบคุมที่ได้รับ แต่พิจารณาจากความถี่การสลับที่อนุญาต ควรระลึกไว้เสมอว่าการเปลี่ยนบ่อยครั้งทำให้ชิ้นส่วนสึกหรออย่างรวดเร็ว (มักมีการสัมผัส) ของตัวควบคุมและทำให้ความน่าเชื่อถือในการทำงานลดลง

การมีความล่าช้าทำให้กระบวนการควบคุมแย่ลง เนื่องจากจะเพิ่มแอมพลิจูดของความผันผวนของพารามิเตอร์ แต่ในทางกลับกัน การหน่วงเวลาจะลดความถี่ในการสลับและขยายขอบเขตของการควบคุมการเปิด-ปิด

แผนผังของตัวควบคุมอุณหภูมิแบบไฟฟ้าสองตำแหน่งในเตาอบเพื่อการทำให้แห้งแสดงในรูปที่ 1.

ข้าว. 1. แผนผังของเทอร์โมสแตทไฟฟ้าแบบสองตำแหน่งในตู้อบแห้ง: 1 — เซ็นเซอร์ bimetallic; 2 — องค์ประกอบความร้อนไฟฟ้า

ตัวควบคุมนี้ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ 1 และองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้า 2 เซ็นเซอร์ประกอบด้วยสองตัว แผ่นสัมผัส bimetallicซึ่งภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสามารถเข้าใกล้กันปิดหรือเปิดวงจรไฟฟ้าได้

โดยปกติแล้ว ตู้อบแห้งจะรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 105 °C จากนั้น เมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้จะต้องปิดหน้าสัมผัสและควบคุมส่วนหนึ่งขององค์ประกอบความร้อนสามารถเลือกค่า Qpr ที่ต้องการหลังจากการเคลื่อนย้ายฮีตเตอร์ได้ในลักษณะที่ชดเชยการสูญเสียความร้อนจาก Qst ของเตาอบเพื่อการทำให้แห้งได้อย่างเต็มที่

แต่ยังสามารถปรับในลักษณะที่เมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ เครื่องทำความร้อนจะปิดอย่างสมบูรณ์ ในตัวแปรแรก เป็นไปได้ที่จะบรรลุว่า Qpr = Qst จากนั้นเรกูเลเตอร์จะไม่เปลี่ยน

ในรูป 2 แสดงลักษณะของกระบวนการควบคุมสองตำแหน่ง รูปนี้แสดงการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ที่ควบคุมเมื่อเวลาผ่านไปหลังจากการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเพียงครั้งเดียวในโหลดออบเจกต์ Qpr หรือ Qst การเคลื่อนไหวของหน่วยงานกำกับดูแลเมื่อเวลาผ่านไปจะแสดงไว้ที่นี่ด้วย

ข้าว. 2. ลักษณะของกระบวนการควบคุมสองตำแหน่ง

ควรสังเกตว่าในการควบคุมสองตำแหน่ง การเปลี่ยนแปลงโหลดทำให้ค่าเฉลี่ยของค่าควบคุมเปลี่ยนแปลง เช่น มีลักษณะความผิดปกติบางอย่าง ค่าเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยของพารามิเตอร์ที่ควบคุมสามารถคำนวณได้จากสูตร

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

โดยที่ΔPcm - การแทนที่สูงสุดของพารามิเตอร์ที่ควบคุมจากค่าเฉลี่ยที่ตั้งไว้ ΔTzap — เวลาหน่วงเวลาการถ่ายโอน; W คือปัจจัยความจุของวัตถุ

ในกรณีปกติ Qpr = Qct และ ΔTzap — ค่านี้ไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นการกระจัดไม่สามารถมีนัยสำคัญมากและไม่เกินโซนตายของเรกูเลเตอร์

พื้นที่ใช้งานของตัวควบคุมเปิดและปิด

สามารถใช้ตัวควบคุมสองตำแหน่งได้ในกรณีที่ระดับการปรับระดับตัวเองของวัตถุที่ควบคุมใกล้เคียงกับเอกภาพและความไวของวัตถุต่อสิ่งรบกวนไม่เกิน 0.0005 1 / วินาที หากไม่มีเหตุผลอื่นบังคับให้คุณ เพื่อละทิ้งตัวควบคุมนี้ เหตุผลเหล่านี้รวมถึง:

1. เปิดและปิดเรกูเลเตอร์บ่อยครั้ง น้อยกว่า 4 — 5 นาที ซึ่งมักจะทำในไซต์ที่มีปัจจัยความจุต่ำและมีการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งในการโหลดไซต์

โปรดทราบว่าความถี่ในการสลับที่อนุญาตนั้นถูกกำหนดโดยความซับซ้อนทางเทคนิคของหน่วยงานกำกับดูแลในระดับนี้ ตัวเลขเหล่านี้กำหนดขึ้นโดยการปฏิบัติของระบบควบคุมอัตโนมัติ บางทีในอนาคตพวกเขาสามารถปรับปรุงได้ นอกจากนี้ ควรระลึกไว้เสมอว่าเป็นไปได้ที่จะกำหนดความถี่การสลับที่อนุญาตโดยการตั้งค่าอายุการใช้งานที่ต้องการของตัวควบคุม ในขณะที่ทราบจำนวนการทำงานมาตรฐานขั้นต่ำ (รอบ) ขององค์ประกอบด้านกฎระเบียบอย่างใดอย่างหนึ่ง

2. การยอมรับไม่ได้ของการหยุดการจ่ายสารพาความร้อน เช่น ไปยังเครื่องทำความร้อนอากาศของหน่วยระบายอากาศจ่ายหรือไปยังเครื่องทำความร้อนอากาศของการทำความร้อนครั้งแรกของเครื่องปรับอากาศ โปรดทราบว่าหากในฤดูหนาวสารหล่อเย็นที่จ่ายไปยังเครื่องทำความร้อนหยุดทำงานทั้งหมดหรือแม้แต่บางส่วนเมื่อพัดลมทำงานซึ่งดูดอากาศเย็นด้วยความเร็วสูงก็สามารถแช่แข็งได้อย่างรวดเร็ว

3.การยอมรับไม่ได้ของการเบี่ยงเบนอย่างมากของพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่ได้ควบคุม หมายความว่า ในหลายกรณีพารามิเตอร์อากาศตัวหนึ่งถูกควบคุม ในขณะที่อีกตัวไม่ได้ถูกควบคุม

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเรียกการรักษาอุณหภูมิในร้านค้าของอุตสาหกรรมสิ่งทอ ที่นี่งานคือการควบคุมอุณหภูมิที่จะรักษาเงื่อนไขสำหรับการรักษาความชื้นสัมพัทธ์ภายในขอบเขตที่กำหนด อย่างไรก็ตาม หากรักษาอุณหภูมิให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนด ความผันผวนของความชื้นสัมพัทธ์จะเกินโซนที่อนุญาต

สถานการณ์สุดท้ายสามารถอธิบายได้ด้วยความจริงที่ว่าค่าสัมประสิทธิ์ความจุของวัตถุควบคุมที่สัมพันธ์กับอุณหภูมินั้นค่อนข้างสูงกว่าค่าสัมประสิทธิ์เดียวกันที่สัมพันธ์กับความชื้นสัมพัทธ์ ในทางปฏิบัติ บ่อยครั้งจำเป็นต้องละทิ้งการเปิด-ปิดการควบคุมอุณหภูมิในเวิร์กช็อปดังกล่าว

4. การยอมรับไม่ได้ของการเบี่ยงเบนที่คมชัดและมีนัยสำคัญของพารามิเตอร์ของสภาพแวดล้อมการควบคุมตามข้อกำหนดสำหรับความผันผวนของพารามิเตอร์ที่ควบคุม

ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของอากาศที่จ่ายระหว่างการเปิด-ปิดการปรับความสามารถในการทำความร้อนของเครื่องทำอากาศในห้องจ่ายอากาศอาจมีความเบี่ยงเบนอย่างมากจนทำให้เกิดความรู้สึกไม่พึงประสงค์จากการเป่าในที่ทำงาน โดยทั่วไป ความผันผวนของอุณหภูมิภายในจะไม่เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้

สถานการณ์นี้ยังสามารถอธิบายได้ด้วยค่าต่างๆ ของค่าสัมประสิทธิ์ความจุของเครื่องทำความร้อนอากาศ ซึ่งเป็นเป้าหมายในการควบคุมอุณหภูมิอากาศจ่ายและห้องผลิตเป็นเป้าหมายในการควบคุมอุณหภูมิภายในอาคาร

ดังนั้น หากมีคุณสมบัติที่เหมาะสมของวัตถุและไม่มีเหตุผลที่จะละทิ้งตัวควบคุมการเปิด-ปิด คุณควรตั้งเป้าหมายที่จะติดตั้งส่วนหลังเสมอ ตัวควบคุมประเภทนี้กลายเป็นเรื่องง่ายและถูกที่สุด เชื่อถือได้มากที่สุดในการใช้งาน และไม่ต้องการการบำรุงรักษาที่มีคุณสมบัติเหมาะสม นอกจากนี้ หน่วยงานกำกับดูแลดังกล่าวยังรับประกันคุณภาพการควบคุมที่มั่นคง

ข้อเท็จจริงที่สำคัญคือการสั่งงานตัวควบคุมสองตำแหน่งมักต้องการพลังงานน้อยที่สุด เนื่องจากจะใช้เฉพาะในเวลาปิดหรือเปิดเท่านั้น

มักใช้ตัวควบคุมสองตำแหน่ง สำหรับควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติในเตาอบไฟฟ้า.