Ταξινόμηση συστημάτων αυτόματου ελέγχου

Το σύνολο της συσκευής αυτόματου ελέγχου και του αντικειμένου ελέγχου που συνδέονται και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σύμφωνα με τον αλγόριθμο ελέγχου ονομάζεται αυτόματο σύστημα ελέγχου (ACS).

Τα συστήματα αυτόματου ελέγχου μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τη μέθοδο ελέγχου και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά. Σύμφωνα με τη μέθοδο ελέγχου, όλα τα συστήματα χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: συνηθισμένα (μη αυτορυθμιζόμενα) και αυτορυθμιζόμενα (προσαρμοστικά).

Τα συνηθισμένα συστήματα που ανήκουν στην απλή κατηγορία δεν αλλάζουν τη δομή τους στην πορεία της διοίκησης. Είναι τα πιο ανεπτυγμένα και ευρέως χρησιμοποιούμενα σε χυτήρια και θερμικά εργαστήρια. Τα κοινά συστήματα αυτόματου ελέγχου χωρίζονται σε τρεις υποκατηγορίες: ανοικτά, κλειστά και συνδυασμένα συστήματα ελέγχου.

Τα συστήματα αυτόματου ελέγχου ανοιχτού βρόχου, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε συστήματα αυτόματου άκαμπτου ελέγχου (SZHU) και σε συστήματα ελέγχου διαταραχών.

Στα πρώτα συστήματα, ο ρυθμιστής ενεργεί στο αντικείμενο ελέγχου ανεξάρτητα από το αποτέλεσμα που προκύπτει, δηλαδή την τιμή της ελεγχόμενης μεταβλητής και την εξωτερική διαταραχή. Τα συστήματα ελέγχου διαταραχών λειτουργούν με βάση την αρχή ότι η δράση ελέγχου δημιουργείται ανάλογα με τις εξωτερικές διαταραχές που επηρεάζουν το αντικείμενο ελέγχου.

Για παράδειγμα, εξετάστε το σύστημα θέρμανσης ενός χυτηρίου ή ενός θερμικού εργαστηρίου. Σε αυτή την περίπτωση, η κατανάλωση ζεστού νερού στο σωλήνα θέρμανσης του καταστήματος εξαρτάται από τις εξωτερικές καιρικές συνθήκες. Όσο πιο κρύο είναι έξω τόσο περισσότερο ζεστό νερό παρέχεται στα καλοριφέρ και αντίστροφα.

Τα κλειστά συστήματα αυτόματου ελέγχου που λειτουργούν με την αρχή της εκτροπής ονομάζονται επίσης αυτόματα συστήματα ελέγχου (ACS). Το χαρακτηριστικό τους είναι η παρουσία ενός κλειστού κύκλου διέλευσης σήματος, δηλαδή η παρουσία ενός καναλιού επιστροφής μέσω του οποίου μεταδίδονται πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση της ελεγχόμενης μεταβλητής στην είσοδο του στοιχείου σύγκρισης.

Τα συστήματα αυτόματου ελέγχου έχουν σχεδιαστεί για την επίλυση τριών προβλημάτων: σταθεροποίηση της ελεγχόμενης τιμής (σταθεροποίηση ATS), αλλαγή της ελεγχόμενης τιμής σύμφωνα με γνωστά (προγραμματισμένα ATS) ή άγνωστα (Tracking ATS).

Στη σταθεροποίηση ATS, το σημείο ρύθμισης της ελεγχόμενης μεταβλητής είναι σταθερό. Ένα παράδειγμα τέτοιου συστήματος είναι το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας στο χώρο εργασίας ενός θερμικού κλιβάνου. Στο λογισμικό ATS, η τιμή της ελεγχόμενης μεταβλητής αλλάζει με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με ένα προσχεδιασμένο (γνωστό) πρόγραμμα.

Στα σερβο συστήματα, η καθορισμένη τιμή της ελεγχόμενης μεταβλητής αλλάζει με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με ένα προηγουμένως άγνωστο πρόγραμμα.Τα ATS παρακολούθησης και λογισμικού διαφέρουν από τους σταθεροποιητές στην αρχή της επεξεργασίας του σήματος αναφοράς.

Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα σερβοελέγχου είναι η αυτόματη διατήρηση μιας δεδομένης αναλογίας μεταξύ της κατανάλωσης καυσίμου και αέρα κατά τη ρύθμιση της διαδικασίας καύσης σε κλιβάνους τήξης και θέρμανσης καυσίμου.

Συστήματα αυτόματου ελέγχου: α — ανοιχτό, β — ανοικτό μεροληψία, γ — κλειστό, d — συνδυασμένο, δ — αυτορυθμιζόμενο, P — ελεγκτής, OU — αντικείμενο ελέγχου, ES — στοιχείο σύγκρισης, UAV — συσκευή για την ανάλυση της δράσης ελέγχου : VU — υπολογιστική συσκευή, IU είναι εκτελεστική συσκευή, AUU είναι συσκευή αυτόματου ελέγχου, AUO είναι συσκευή ανάλυσης αντικειμένων ελέγχου.

Τα συνδυασμένα συστήματα συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των συστημάτων ελέγχου αποκλίσεων και διαταραχών, γεγονός που αυξάνει την ακρίβεια ελέγχου. Η επίδραση των μη καταγεγραμμένων διαταραχών σε συνδυασμένα συστήματα αντισταθμίζεται ή μετριάζεται από τον έλεγχο μεροληψίας.

Τα αυτορυθμιζόμενα (προσαρμοστικά) συστήματα μπορούν να χωριστούν σε τρεις υποκατηγορίες: ακραία συστήματα, συστήματα αυτο-συντονισμού και συστήματα αυτοσυντονισμού.

Τα συστήματα ακραίας ρύθμισης ονομάζονται συστήματα σταθεροποίησης, παρακολούθησης ή προγραμματισμένου ελέγχου στα οποία ο νόμος ρύθμισης, προγράμματος ή αναπαραγωγής αλλάζει αυτόματα ανάλογα με τις αλλαγές στις εξωτερικές συνθήκες ή την εσωτερική κατάσταση του συστήματος για να δημιουργήσει τον πιο ευνοϊκό (βέλτιστο) τρόπο λειτουργίας του ένα αντικείμενο ελέγχου.

Σε τέτοια συστήματα, αντί για μόνιμη ρύθμιση ή πρόγραμμα, εγκαθίσταται μια αυτόματη συσκευή αναζήτησης, η οποία αναλύει κάθε χαρακτηριστικό του αντικειμένου (αποτελεσματικότητα, παραγωγικότητα, οικονομία κ.λπ.) και, ανάλογα με το αποτέλεσμα που προκύπτει, παρέχει την απαιτούμενη τιμή ενός ελεγχόμενη μεταβλητή στη συσκευή ελέγχου, έτσι ώστε αυτό το χαρακτηριστικό να έχει εξαιρετική τιμή με συνεχή αλλαγή σε διάφορες ενοχλητικές επιρροές που επηρεάζουν τις συνθήκες λειτουργίας του συστήματος.

Σε συστήματα με παραμέτρους αυτοσυντονισμού, όταν αλλάζουν οι εξωτερικές συνθήκες ή τα χαρακτηριστικά του ελεγχόμενου αντικειμένου, υπάρχει αυτόματη (όχι σύμφωνα με προκαθορισμένο πρόγραμμα) αλλαγή στις μεταβλητές παραμέτρους της συσκευής ελέγχου για να διασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του συστήματος και να διατηρηθεί την ελεγχόμενη τιμή σε δεδομένο ή βέλτιστο επίπεδο.

Σε συστήματα με αυτορυθμιζόμενη δομή, όταν αλλάζουν οι εξωτερικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά του αντικειμένου ελέγχου, τα στοιχεία στο σχήμα σύνδεσης αλλάζουν ή εισάγονται νέα στοιχεία σε αυτό. Σκοπός αυτών των αλλαγών (επιλογής) της δομής είναι να επιτευχθεί καλύτερη λύση στο διαχειριστικό πρόβλημα.

Η επιλογή της δομής γίνεται με αυτόματη αναζήτηση με χρήση υπολογιστικών και λογικών πράξεων. Τέτοια συστήματα πρέπει όχι μόνο να προσαρμόζονται σε όλες τις αλλαγές των εξωτερικών συνθηκών και χαρακτηριστικών του αντικειμένου, αλλά και να λειτουργούν κανονικά ακόμη και με την παρουσία δυσλειτουργιών ή ζημιών σε μεμονωμένα στοιχεία, δημιουργώντας νέα κυκλώματα για την αντικατάσταση των σπασμένων. Τα συστήματα αυτορρύθμισης μπορούν να γίνουν για να βελτιωθούν, να «αποκτήσουν εμπειρία» δοκιμάζοντας γρήγορα πολλές επιλογές, επιλέγοντας και «θυμώντας» την καλύτερη.

Λειτουργική ταξινόμηση όλα τα συστήματα αυτόματου ελέγχου χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες:

• συστήματα συντονισμού της εργασίας των μηχανισμών,

• συστήματα για τη ρύθμιση των παραμέτρων των τεχνολογικών διεργασιών,

• αυτόματα συστήματα ελέγχου,

• αυτόματα συστήματα προστασίας και μπλοκαρίσματος.

Συστήματα σχεδιασμένα να συντονίζουν τη λειτουργία μεμονωμένων μηχανισμών της εγκατάστασης ή της εγκατάστασης στο σύνολό τους αυτόματα άκαμπτα συστήματα ελέγχου (SZHU).

Οι τεχνολογικές διαδικασίες των συστημάτων αυτόματου ελέγχου (ACS) διασφαλίζουν τη διατήρηση της ελεγχόμενης τιμής σε ένα δεδομένο επίπεδο ή την αλλαγή της σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα.

Τα συστήματα αυτόματου ελέγχου (ACS) περιέχουν μέσα και μεθόδους για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τις τρέχουσες τιμές των παραμέτρων της τεχνολογικής διαδικασίας (θερμοκρασία, πίεση, σκόνη ή περιεκτικότητα αερίου στον αέρα κ.λπ.) χωρίς άμεση ανθρώπινη συμμετοχή.

Τα συστήματα αυτόματης προστασίας (SAZ) και τα συστήματα μπλοκαρίσματος (SAB) αποτρέπουν την εμφάνιση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού σε σταθερή κατάσταση.