I. Въведение
Контролът с обратна връзка, като една от основните стратегии за контрол в индустриалната автоматизация, играе жизненоважна роля в съвременното индустриално производство. Неговият основен принцип се състои в сравняване на изходния сигнал на контролирания обект с желаната стойност, получаване на сигнала за грешка и регулиране на изхода на контролера въз основа на този сигнал за грешка, така че да се реализира прецизното управление на контролирания обект. Този документ ще разработи основните принципи на контрола с обратна връзка, включително неговата дефиниция, характеристики, работен процес, видове и приложения в индустриалната автоматизация.
II. Определение и характеристики на управлението с обратна връзка
Определение
Контролът с обратна връзка се отнася до сравнението на действителните резултати след завършване на определено действие и задача, така че да има влияние върху провеждането на следващото действие и да играе роля в контрола. Неговият основен принцип е процесът на връщане на изходната информация на системата към входа, сравняването й с входната информация и използване на отклонението между двете за контрол. Контролът на обратната връзка всъщност използва миналото, за да ръководи бъдещето, така че изпълнението на решенията за планиране и самият първоначален план в динамиката за постигане на координация.
Характеристики
(1) Навременност:контролът с обратна връзка може да планира решения при изпълнението на всяка стъпка от процеса, причинени от обективния ефект, навременна реакция и съответно да коригира, модифицира следващата стъпка в изпълнението на програмата.
(2) Динамичен:контролът с обратна връзка прави изпълнението на програмните решения и самия първоначален план в динамика за постигане на координация, за да се адаптира към променящата се външна среда и вътрешни условия.
(3) последващи-ефекти:контролът на обратната връзка се основава главно на последствията от обратната връзка и отчита факта, че е трудно да се промени и замени стария план с нов план, ново решение за замяна на първоначалното решение-вземането отнема определено време.
III. Процес на контрол на обратната връзка
Работният процес на управление с обратна връзка включва главно следните стъпки:
Задаване на желаната стойност:на първо място, желаната изходна стойност на контролирания обект трябва да бъде зададена като цел на контрола.
Измерете действителния изход: чрез сензори и други измервателни устройства,-измерване в реално време на действителната изходна стойност на контролирания обект.
Сравнете грешката:Сравнете действителната изходна стойност с желаната стойност, за да получите сигнала за грешка.
Регулирайте изхода на контролера:според размера и посоката на сигнала за грешка, контролерът изчислява съответния контролен сигнал, за да регулира входа на контролирания обект.
Цикъл за обратна връзка:коригираният вход действа върху контролирания обект, генерирайки нов изход, отново сравнен с желаната стойност, образувайки обратна връзка.
IV. Видове управление с обратна връзка
Според ролята на сигнала за обратна връзка контролът на обратната връзка може да бъде разделен на два вида положителна обратна връзка и отрицателна обратна връзка:
Положителна обратна връзка:Положителната обратна връзка повишава нетния вход, т.е. ако промяната увеличава изхода на системата, тогава положителната обратна връзка засилва тенденцията на това увеличение. Положителната обратна връзка често се използва в приложения, където отговорът на системата трябва да бъде увеличен или сигналът да бъде усилен.
Отрицателна обратна връзка:Отрицателната обратна връзка намалява нетния вход, т.е. ако промяната увеличава изхода на системата, тогава отрицателната обратна връзка стабилизира изхода на системата, като коригира входа, за да намали това увеличение. Отрицателната обратна връзка е най-често използваният метод за обратна връзка в системата за управление, тъй като може да подобри стабилността на системата и точността на управление.
V. Приложение на управлението с обратна връзка в индустриалната автоматизация
Контролът с обратна връзка се използва широко в индустриалната автоматизация, включително, но не само, следните аспекти:
Контрол на температурата:В химическата и металургичната промишленост температурата на оборудване като реактори и нагревателни пещи трябва да се контролира прецизно. Действителната температура се измерва от температурни сензори и се сравнява със зададената температура, а контролерът регулира мощността на отоплителното или охлаждащото оборудване според сигнала за грешка, като по този начин се осъществява прецизен контрол на температурата.
Контрол на налягането:В нефтената и газовата промишленост е необходимо да се контролира стабилно налягането на тръбопроводите, резервоарите за съхранение и друго оборудване. Чрез сензора за налягане за измерване на действителното налягане и в сравнение със зададеното налягане, контролерът според сигнала за грешка регулира отварянето на клапана или изходния поток на помпата, така че да реализира стабилен контрол на налягането.
Контрол на потока:В пречиствателната, фармацевтичната и други индустрии е необходимо точно да се контролира потокът на течност или газ. Чрез сензора за поток за измерване на действителния поток и в сравнение с зададения поток, контролерът според сигнала за грешка регулира изхода на помпата или клапана, така че да реализира прецизния контрол на потока.
Контрол на позицията:В производството на машини, автоматизираното сглобяване и други индустрии, позицията на оборудване като роботизирани ръце и транспортни ленти трябва да бъде прецизно контролирано. Чрез сензора за позиция за измерване на действителната позиция и в сравнение със зададената позиция, контролерът според сигнала за грешка регулира изходния въртящ момент или скоростта на задвижващия мотор, така че да реализира прецизния контрол на позицията.
VI. Резюме
Контролът с обратна връзка като една от основните стратегии за контрол в индустриалната автоматизация, неговият основен принцип е да сравни изходния сигнал на контролирания обект с желаната стойност, да получи сигнала за грешка и да коригира изхода на контролера въз основа на този сигнал за грешка, така че да се реализира прецизното управление на контролирания обект. Контролът с обратна връзка се характеризира с навременност, динамика и последващи-ефекти и се използва широко в индустриалната автоматизация. Чрез задълбочено разбиране на основните принципи и сценарии на приложение на контрола с обратна връзка, неговата ключова роля в индустриалната автоматизация може да бъде разбрана по-добре и да осигури силна подкрепа за реализирането на по-ефективно и стабилно автоматизирано производство.