Примеры автоматического регулирования в технике

3.

а) Автоматическое регулирование уровня жидкости в баке.

Структурная схема.

I вариант:

УУ – поршень с регулирующей задвижкой А.

f – внешнее возмущение.

Заданное значение регулируемой величины H0.

Текущее значение регулируемой величины H.

Управляющее воздействие на УО – расход Q.

Когда уровень в банке H=H₀, регулирующая задвижка А закрыта. При открытии задвижки В (т.е. внешнем возмущении f) уровень в баке снижается, что фиксируется регистрирующим органом (поршнем) УУ → т.е. обратная связь. В УУ открывается регулирующая задвижка, т.е. подается в бак расход Q, поддерживающий уровень жидкости в баке, т.е. оказывается управляющее воздействие на УО.

II вариант (с автоматическим регулированием по отклонению.)

СУ – поршень; УУ – регулирующая задвижка. Поршень (СУ) сравнивает заданное значение H₀ с текущим значением Н; формирует новую величину – отклонение: ε= H0 – H, которая подается на УУ (регулирующую задвижку) для выработки управляющего воздействия Q, поддерживающего заданный уровень жидкости в баке.

б) Автоматическое регулирование скорости паровой машины с помощью центробежного регулятора (1784г. Д. Уатт.)

f – внешнее воздействие, изменяющее скорость вращения вала паровой машины (уменьшение внешней нагрузки и т.д.)

ε= n0 – n

Схема гидромеханического регулятора для поддержания скорости двигателя (турбины, ДВС и т.д.)

1 – центробежный маятник (чувствительный элемент).

Муфта 2 соединена рычагами АВС и ДЕG с гидрораспределителем ГР и штоком исполнительного гидроцилиндра ГЦ. Рычагом ДЕG осуществляется отрицательная обратная связь от штока ГЦ к ГР.

Положение опоры С может регулироваться, что регулирует заданную частоту вращения n0.

При увеличении скорости вращения вала двигателя n муфта 2 перемещается на валу маятника вверх. Через систему рычагов золотник ГР смещается вверх из нейтрального положения, сообщая верхнюю полость ГЦ со вспомогательным насосом, а нижнюю – со сливной гидролинией. Под действием давления жидкости от насоса поршень ГЦ будет двигаться вниз, прикрывая задвижку, регулирующей поступление энергоносителя в двигатель. Одновременно, в сдествие движения вниз точки G рычага, вниз (т.е. в нейтральное положение) будет смещаться золотник ГР, прекращая подачу жидкости в ГЦ.

В этом управляющем устройстве чувствительный элемент (маятник) управляет золотником, который управляет гидроцилиндром. В результате слабые сигналы от маятника усиливаются и получается большой мощности выходной сигнал – усилие на штоке гидроцилиндра, способное перемещать регулирующую задвижку.

В этом управляющем устройстве:

золотниковый гидрораспределитель с гидроцилиндром являются усилителем; причем гидроцилиндр выполняет роль также исполнительного элемента.