tính chất của bộ điều chỉnh và cách xây dựng phương trình động học của chúng
Bộ điều chỉnh được cấu tạo bởi 3 phần tử chính: - Phần tử đo lường - Phần tử điều khiển - Phần tử chấp hành Phần tử đo lường Dùng đo độ sai lệch thông số điều chỉnh khỏi giá trị qui định ...
Bộ điều chỉnh được cấu tạo bởi 3 phần tử chính:
- Phần tử đo lường
- Phần tử điều khiển
- Phần tử chấp hành
Phần tử đo lường
Dùng đo độ sai lệch thông số điều chỉnh khỏi giá trị qui định và chuyển đổi đến thành tín hiệu phù hợp với phần tử điều khiển gồm phần tử nhạy cảm và bộ chuyển đổi đo lường.
* Phần tử nhạy cảm: dùng để nhận biết thông tin về thông số điều chỉnh
Gồm các loại:
So với trong đo lường, bộ phận nhạy cảm trong điều chỉnh:
- Bảng đo hẹp hơn
- Công suất lớn hơn
* Bộ chuyển đổi đo lường:
Các dạng:
- Đặc tính tĩnh (phụ thuộc cấu tạo)
- Đặc tính động (làm việc)
Phần tử điều khiển
Nhiệm vụ: - Khuếch đại tiếp độ sai lệch từ phần tử đo lường
- Hình thành thuật toán điều chỉnh
- Điều khiển phần tử chấp hành
Phần tử chính là bộ khuếch đại sau đó là các mạch liên hệ nghịch (để thành lập thuật toán).
+ Bộ khuếch đại: - điện tử - khuếch đại từ - thủy lực - bán dẫn - khí nén
+ Mạch liên hệ nghịch: - cơ khí - điện - thủy lực
Có thể dạng: bao cơ cấu chấp hành hoặc không bao cơ cấu chấp hành nhưng lúc nào nó cũng bao bộ khuếch đại.
Phần tử chấp hành
Nhiệm vụ: chuyển đổi tín hiệu từ phần tử điều khiển thành sự chuyển dịch của cơ quan chấp hành.
Dựa trên cơ sở sử dụng năng lượng phụ mà chia ra các loại:
- điện
- khí nén
- thủy lực
Chia theo tốc độ của nó thì ta có các loại:
- Có tốc độ không đổi (động cơ điện)
- Có tốc độ thay đổi (thủy lực và khí nén)
Theo qui luật điều chỉnh (thuận toán điều chỉnh)
Nhiệm vụ của hệ thống điều chỉnh tự động (BĐC) là giữ ổn định một đại lượng điều chỉnh (ĐLĐC) nào đó bằng cách tác động lên đối tượng điều chỉnh (ĐTĐC) thông qua cơ quan điều chỉnh (CCĐC). Khi xuất hiện một sai lệch của ĐLĐC khỏi giá trị định trước (định trị) thì BĐC sẽ tác động lên ĐTĐC theo hướng đưa đại lượng điều chỉnh trở về giá trị ban đầu (bằng định trị). Tác động điều chỉnh này có thể mang tính qui luật định trước, trong công nghiệp để đạt chất lượng điều chỉnh cao, đối với mỗi đại lượng điều chỉnh người ta phải xác định cho BĐC một qui luật điều chỉnh thích hợp.
Vậy qui luật điều chỉnh: là mối quan hệ toán học giữa sự chuyển dịch tương đối của cơ quan điều chỉnh và sự sai lệch tương đối của thông số điều chỉnh, hay nói cách khác là mối quan hệ giữa sự thay đổi tín hiệu ra và sự thay đổi tín hiệu vào cho trước φ → μ.
⇒ qui luật là quan hệ μ = f (φ)
Loại qui luật điều chỉnh tuyến tính
Qui luật điều chỉnh tỷ lệ
(qui luật điều chỉnh P):
μ = − K p . ϕ size 12{μ= - K rSub { size 8{p} } "." ϕ} {} {}
(có xu hướng dập tắt sai lệch)
Kp size 12{K rSub { size 8{p} } } {} - hệ số tỷ lệ của bộ điều chỉnh P
Qui luật điều chỉnh tích phân
(qui luật điều chỉnh I):
dμ dt = − K I . ϕ ( t ) size 12{ { {dμ} over { ital "dt"} } = - K rSub { size 8{I} } "." ϕ ( t ) } {}
KI size 12{K rSub { size 8{I} } } {} – hệ số tỷ lệ
“ tốc độ chuyển dịch của cơ quan điều chỉnh tỷ lệ với thông số điều chỉnh “
⇒ m =- K I ∫ j . dt size 12{ drarrow m"=-"K rSub { size 8{I} } Int {j "." ital "dt"} } {}
“ Độ chuyển dịch của cơ quan điều chỉnh tỷ lệ với tích phân độ sai lệch của
thông số điều chỉnh “
Qui luật điều chỉnh tỷ lệ - tích phân
(qui luật điều chỉnh P - I):
Quan hệ: μ=−KPϕ−K1∫ϕ.dt size 12{μ= - K rSub { size 8{P} } ϕ - K rSub { size 8{1} } Int {ϕ "." ital "dt"} } {}
⇒ μ = − K P ϕ + K I K P ∫ ϕ dt size 12{ drarrow μ= - K rSub { size 8{P} } left (ϕ+ { {K rSub { size 8{I} } } over {K rSub { size 8{P} } } } Int {ϕ ital "dt"} right )} {}
Ký hiệu KPKI=TI size 12{ { {K rSub { size 8{P} } } over {K rSub { size 8{I} } } } =T rSub { size 8{I} } } {}là thời gian tích phân
Qui luật điều chỉnh tỷ lệ - tích phân -vi phân
(qui luật điều chỉnh P I D):
μ = − K P ϕ + 1 T I ∫ ϕ . dt + T D dϕ dt size 12{μ= - K rSub { size 8{P} } left (ϕ+ { {1} over {T rSub { size 8{I} } } } Int {ϕ "." ital "dt"+T rSub { size 8{D} } { {dϕ} over { ital "dt"} } } right )} {}
KP size 12{K rSub { size 8{P} } } {}- hệ số tỷ lệ
TI size 12{T rSub { size 8{I} } } {}- Thời gian tích phân
TD size 12{T rSub { size 8{D} } } {} - Thời gian vi phân
Qui luật điều chỉnh tỷ lệ - vi phân
(qui luật điều chỉnh PD):
m =- K P j + T D dj dt size 12{m"=-"K rSub { size 8{P} } left (j+T rSub { size 8{D} } { {dj} over { ital "dt"} } right )} {}
Các thông số mà ta có thể tác động lên bộ điều chỉnh được gọi là các thông số hiệu chỉnh của bộ điều chỉnh đó là: KP size 12{K rSub { size 8{P} } } {}, KI size 12{K rSub { size 8{I} } } {}, TI size 12{T rSub { size 8{I} } } {}, TD size 12{T rSub { size 8{D} } } {}
Qui luật điều chỉnh phi tuyến:
Thường có hai dạng:
- Bộ điều chỉnh nhiều vị trí (thông thường 2 - 3 vị trí là phổ biến)
Theo năng lượng được sử dụng
Bộ điều chỉnh tác động trực tiếp
Là bộ điều chỉnh mà để chuyển dịch cơ quan điều chỉnh sử dụng trực tiếp năng lượng do phần tử đo lường sinh ra mà không cần năng lượng khác.
Bộ điều chỉnh gián tiếp
Để chuyển dịch cơ quan điều chỉnh ta dùng năng lượng bên ngoài:- điện - khí nén - thủy lực
Phân loại căn cứ vào mối đặc trưng liên hệ giữa các phần tử của bộ điều chỉnh
+ Bộ điều chỉnh tác động liên tục: các thông tin được truyền liên tục giữa các phần tử.
+ Bộ điều chỉnh tác động gián đoạn:
Căn cứ vào quá trình điều chỉnh hoặc thông số cần điều chỉnh
+ Bộ điều chỉnh quá trình cháy, sấy
+ Bộ điều chỉnh áp suất, nhiệt độ, lưu lượng
Ví dụ:
lm
ΔH - Sự biến thiên của thông số điều chỉnh (giả sử mức nước giảm)
ΔX - Sự biến thiên của tọa độ của phao và có diện tích fp size 12{f rSub { size 8{p} } } {}
Phân tích các lực tác dụng lên hệ thống:
- khi tấm chắn chuyển dịch ⇒ có lực ma sát khô T
- trong lực của phao P
- lực ma sát T gây ra tại phao Tab size 12{T { {a} over {b} } } {}
- lực ma sát lỏng do dầu trong xi lanh bị giảm châõn R
- lực đâíy Acsimét tác dụng lên phao PA size 12{P rSub { size 8{A} } } {}
* Lực ma sát Tab size 12{T { {a} over {b} } } {} có dấu phụ thuộc vào hướng chuyển động (cùng dấu X' size 12{X rSup { size 8{'} } } {})
Hay Tab size 12{T { {a} over {b} } } {}sign ( X' size 12{X rSup { size 8{'} } } {})
* Lực giảm chấn R tỷ lệ với tốc độ chuyển động (Tỷ lệ với X' size 12{X rSup { size 8{'} } } {}) Hay R = K. X' size 12{X rSup { size 8{'} } } {}
Đây là phương trình của phân tử đo lường viết dưới dạng số gia.
Bây giờ ta chuyển về dạng không thứ nguyên:
Chia cả 2 vế cho γ.fp.Ho size 12{γ "." f rSub { size 8{p} } "." H rSub { size 8{o} } } {} và nhân rồi chia một lượng Xm size 12{X rSub { size 8{m} } } {}⇒
( 6) là phương trình động của phân tử đo lường viết dưới dạng không có thứ nguyên.