Сучасні меліоративні системи

 

Система керування складається з об'єкта керування, джерела інформації про мету керування, джерела інформації про результати керування, пристрою, що виробляє керуючі впливи на основі аналізу інформації про мету і результати керування, та виконавчих пристроїв. 

На рис.1.. наведена функціональна схема автоматичної системи, що містить ці елементи. Стрілки показують напрямок передачі інформації і керуючих впливів (сигналів керування). 

 

Рис. 1.1. Функціональна схема системи автоматичного керування.

 

Як бачимо (рис 1.), інформація про мету і результати керування надходить до пристрою аналізу інформації і вироблення керуючих впливів. Очевидно, що її носії повинні мати однакову фізичну природу. Як джерела інформації про результати керування служать різні вимірювальні перетворювачі, які перетворять фізичні величини, що характеризують стан об'єкта керування, у сигнали вимірювальної інформації, зручні для передачі й обробки. Наприклад, у системі регулювання рівня води в б'єфі каналу джерелом інформації є рівнемір, що перетворює значення рівня води в пропорційне значення електричної напруги. У цьому випадку і ціль керування (необхідне значення рівня води в б'єфі) також задається у виді електричної напруги.

 

В найпростіших системах керування аналіз інформації зводиться до порівняння сигналів, пропорційних заданому і дійсному значенням параметрів керування. Різниця між заданим і дійсним значеннями кожного параметра формується у виді сигналів керування, що надходять на виконавчі пристрої, які змінюють надходження в об'єкт енергії або речовини таким чином, щоб зменшити відхилення фактичних значень параметрів керування від заданих.

Такий принцип керування називається керуванням за відхиленням. Особливість його полягає в тому, що керуючий вплив залежить не тільки від мети, але і результатів керування. Виходить, що причина, яка обумовила зміну стану об'єкта, залежить від того, який результат вона викликає. Такий зв'язок причини і наслідку називається зворотним зв'язком. Тому системи керування за відхиленням називають також системами керування зі зворотним від’ємним зв'язком, або системами зі зворотним зв'язком.

Зворотний зв'язок замикає ланки передачі впливів від елемента до елемента (рис.1.), тому системи зі зворотним зв'язком називаються замкнутими системами керування.

 

Рис. 2. Система автоматичного регулювання рівня води в резервуарі: а —за відхиленням; б — за збуренням; в — комбінована.

 

У ряді випадків мета керування - забезпечення незмінності деякої фізичної величини, що характеризує керований процес (наприклад, рівень води в каналі, тиск води в трубопроводі тощо). Такий окремий випадок керування називається регулюванням. Сукупність засобів, за допомогою яких здійснюється регулювання, називається автоматичним регулятором. Регулятор і об'єкт регулювання утворять систему автоматичного регулювання.

Принцип керування за відхиленням лежить в основі переважної більшості автоматичних систем. 

Як приклад, розглянемо найпростішу замкнуту систему автоматичного регулювання рівня води в резервуарі (рис. 2,а).

 Об'єкт регулювання в цій системі - резервуар 6, у який надходить вода по трубопроводу 1 і витікає по трубопроводу 7, а регульованим параметром є рівень води. Необхідне значення рівня (мета регулювання) задається переміщенням штанги 4, на якій укріплений поплавок 5, відносно важеля 3. Поплавок є вимірювальним пристроєм і перетворює відхилення рівня від заданого значення в переміщення важеля 3. Важіль 3 зв'язаний з виконавчим органом (клапаном 2) таким чином, що при підвищенні рівня клапан закривається, а при зниженні - відкривається. В результаті при зміні рівня змінюється надходження води в резервуар і рівень автоматично підтримується сталим незалежно від того, які причини викликали його зміну. У цьому полягає основна перевага регулювання за відхиленням.

Крім керуючих впливів, на будь-який об’єкт керування діють різноманітні збурюючі фактори, що заважають нормальному протіканню процесу. Ці фактори прийнято називати збурюючими впливами.

При керуванні за відхиленням виникає деяке запізнення дії сигналів керування відносно збурюючих впливів. В окремих випадках це запізнення настільки велике, що нормальна робота системи стає неможливою. Щоб усунути цей недолік, використовують принцип керування за збуренням

Керування за збуренням полягає в тому, що сигнали керування виробляються в залежності від збурюючих впливів, зумовлених відхиленням керованих параметрів від заданих значень.

 У системах, побудованих за цим принципом, джерело інформації про результати керування заміняється джерелом інформації про впливи, що збурюють. Звичайно вибирають основні збурюючі впливи на об'єкт і по них здійснюють керування. Стосовно до розглянутого прикладу основним збурюючим впливом є витрата, зміна якого призводить до зміни рівня води в резервуарі.

На рис.2,б наведена система регулювання за збуренням. Вона відрізняється від системи регулювання за відхиленням тим, що замість давача рівня застосований давач витрати. У цій системі при збільшенні витрати тиск перед діафрагмою збільшується і мембрана 5 піднімається вгору, важіль 3 повертається і клапан 2 відкривається, збільшуючи приплив води в резервуар 6. При зменшенні витрати клапан закривається. Підбором плечей важеля 3 можна домогтися балансу між кількістю води, що випливає з резервуара і надходить до нього, і у такий спосіб підтримувати сталим рівень води.

З розглянутого прикладу випливає, що система керування за збуренням має ту позитивну властивість, що вплив на виконавчий пристрій відбувається без усякого запізнення стосовно впливу, що збурює, тобто до того моменту, коли починає помітно змінюватися керований параметр об'єкта. У такий спосіб досягається висока швидкодія системи.

Основним недоліком систем керування за збуренням є те, що вони не