Подсистемы управления с обратной связью 

Подсистемы управления с обратной связью

1.2.3

Во многих непрерывных системах такие переменные, как температура, расход или давление, требуется автоматически поддерживать

Рис. 1.3. Процесс замеса теста

на заданном уровне или изменять их в соответствии с заданными значениями, изменяющимися во времени. Например, на этапе 5 в приведенной выше процедуре заданную температуру 80 °С требуется поддерживать постоянной в течение 10 мин.

Системы подобного рода можно представить в виде функциональной схемы, изображенной на рис. 1.4. В ней определенную переменную объекта (например, температуру), обозначенную PV (process variable — переменная процесса), требуется поддерживать на заданном уровне SP (setpoint — уставка). PV измеряется соответствующим датчиком и сравнивается с SP, в результате чего образуется сигнал ошибки:

ошибка = SP - PV. (1.1)

Например, если мы имеем регулятор температуры, для которого уставка имеет значение 80 "С, а действительная температура равна 78 °С, то ошибка составляет 2 "С. Этот сигнал ошибки используется в алгоритме управления. Существует много различных алгоритмов управления, этот вопрос подробно рассматривается в главе 4 (аналоговые сигналы и интеллектуальные модули), а простой алгоритм управления можно выразить словами «если ошибка отрицательна, выключить нагреватель, если же ошибка положительна, то включить нагреватель».

Выходной сигнал алгоритма управления поступает на исполнительное устройство, которое воздействует на объект. При управлении температурой исполнительным устройством может быть нагреватель, а при управлении расходом им может быть регулирующий вентиль. Алгоритм управления будет воздействовать на исполнительное устройство до тех пор, пока ошибка не станет равной нулю, т. е. пока переменная процесса не примет то же значение, что и уставка.

На рис. 1.4 значение PV сравнивается с уставкой, благодаря чему появляется термин «управление с обратной связью». Можно заметить, что функциональная схема имеет вид замкнутого контура, поэтому часто используется также термин «замкнутая система управления».

Рис. 1.4. Замкнутая система управления

Поскольку процесс управления является непрерывным, то значение управляемой переменной PV можно заставить отслеживать изменяющуюся величину уставки SP. Благодаря этому, например, можно поддерживать заданное соотношение воздух/газ для горелки, несмотря на изменяющуюся степень горения.