I. Johdanto
Palautteenohjauksella, joka on yksi teollisuusautomaation keskeisistä ohjausstrategioista, on tärkeä rooli nykyaikaisessa teollisuustuotannossa. Sen perusperiaate on verrata ohjattavan kohteen lähtösignaalia haluttuun arvoon, saada virhesignaali ja säätää ohjaimen lähtöä tämän virhesignaalin perusteella siten, että ohjattavan kohteen tarkka ohjaus toteutuu. Tässä artikkelissa käsitellään takaisinkytkentäohjauksen perusperiaatteita, mukaan lukien sen määritelmä, ominaisuudet, työprosessi, tyypit ja sovellukset teollisuusautomaatiossa.
II. Takaisinkytkentäohjauksen määritelmä ja ominaisuudet
Määritelmä
Palautteenohjauksella tarkoitetaan todellisten tulosten vertailua tietyn toiminnon ja tehtävän suorittamisen jälkeen siten, että se vaikuttaa seuraavan toiminnon suorittamiseen ja vaikuttaa ohjaukseen. Sen perusperiaate on prosessi, jossa järjestelmän lähtötieto palautetaan tuloon, verrataan sitä tulotietoihin ja hyödynnetään näiden kahden välinen poikkeama ohjaukseen. Palautteen ohjaus on itse asiassa käyttämällä menneisyyttä ohjaamaan tulevaisuutta, jotta suunnittelupäätösten täytäntöönpano ja alkuperäinen suunnitelma itse dynaamisesti koordinoinnin saavuttamiseksi.
Ominaisuudet
(1) Ajantasaisuus:palaute ohjaus voi suunnitella päätöksiä täytäntöönpanossa kunkin vaiheen prosessin aiheuttama objektiivinen vaikutus, oikea-aikainen reagointi, ja vastaavasti säätää, muokata seuraavaa vaihetta ohjelman toteuttamisessa.
(2) Dynaaminen:Palauteohjaus tekee ohjelman päätösten täytäntöönpanon ja alkuperäisen suunnitelman itse dynaamisesti koordinoinnin saavuttamiseksi, jotta voidaan mukautua muuttuvaan ulkoiseen ympäristöön ja sisäisiin olosuhteisiin.
(3) jälkeiset-vaikutukset:Palautteen hallinta perustuu pääasiassa palautteen seurauksiin, ja se, että vanhan suunnitelman muuttaminen ja korvaaminen uudella suunnitelmalla on vaikeaa, uuden päätöksen tekeminen alkuperäisen päätöksen tilalle{0}} vie tietyn ajan.
III. Palautteen valvontaprosessi
Palautteenohjauksen työprosessi sisältää pääasiassa seuraavat vaiheet:
Halutun arvon asettaminen:Ensinnäkin ohjattavan kohteen haluttu lähtöarvo on asetettava ohjauksen kohteeksi.
Mittaa todellinen teho: antureiden ja muiden mittauslaitteiden avulla, reaaliaikainen{0}}mittaus ohjatun kohteen todellisesta lähtöarvosta.
Vertaa virhettä:Vertaa todellista lähtöarvoa haluttuun arvoon saadaksesi virhesignaalin.
Säädä ohjaimen lähtö:Virhesignaalin koon ja suunnan mukaan säädin laskee vastaavan ohjaussignaalin säätääkseen ohjattavan kohteen tuloa.
Palautesilmukka:säädetty tulo vaikuttaa ohjattuun objektiin ja tuottaa uuden lähdön, jälleen verrattuna haluttuun arvoon, muodostaen takaisinkytkentäsilmukan.
IV. Takaisinkytkentäohjauksen tyypit
Palautesignaalin roolin mukaan palauteohjaus voidaan jakaa kahteen tyyppiin positiiviseen ja negatiiviseen palautteeseen:
Positiivista palautetta:Positiivinen palaute lisää nettopanosta, eli jos muutos lisää järjestelmän tuottoa, niin positiivinen palaute vahvistaa tämän kasvun taipumusta. Positiivista palautetta käytetään usein sovelluksissa, joissa järjestelmän vastetta on lisättävä tai signaalia vahvistettava.
Negatiivinen palaute:Negatiivinen takaisinkytkentä vähentää nettotuloa, eli jos muutos lisää järjestelmän tuottoa, negatiivinen takaisinkytkentä stabiloi järjestelmän lähtöä säätämällä tuloa pienentämään tätä lisäystä. Negatiivinen palaute on yleisimmin käytetty palautemenetelmä ohjausjärjestelmässä, koska se voi parantaa järjestelmän vakautta ja ohjaustarkkuutta.
V. Takaisinkytkentäohjauksen soveltaminen teollisuusautomaatiossa
Palautteenohjausta käytetään laajalti teollisuusautomaatiossa, mukaan lukien mutta ei rajoittuen seuraaviin näkökohtiin:
Lämpötilan säätö:Kemian- ja metallurgisessa teollisuudessa laitteiden, kuten reaktorien ja lämmitysuunien, lämpötilaa on valvottava tarkasti. Todellinen lämpötila mitataan lämpötila-antureilla ja sitä verrataan asetettuun lämpötilaan, ja säädin säätää lämmitys- tai jäähdytyslaitteiston tehoa virhesignaalin mukaan, jolloin lämpötilan tarkka säätö toteutuu.
Paineensäätö:Öljy- ja kaasuteollisuudessa on välttämätöntä hallita putkistojen, varastosäiliöiden ja muiden laitteiden painetta vakaasti. Paineanturin kautta mittaamaan todellista painetta ja verrattuna asetettuun paineeseen, säädin virhesignaalin mukaan säätää venttiilin aukkoa tai pumpun ulostulovirtausta, jotta paineen vakaa ohjaus saadaan aikaan.
Virtauksen ohjaus:Vedenkäsittelyssä, lääketeollisuudessa ja muilla aloilla nesteen tai kaasun virtausta on ohjattava tarkasti. Läpi virtausanturin mittaamaan todellisen virtauksen ja verrattuna asetettuun virtaukseen, säädin virhesignaalin mukaan säätää pumpun tai venttiilin tehoa niin, että virtauksen tarkka säätö toteutuu.
Asennon ohjaus:Konevalmistuksessa, automatisoidussa kokoonpanossa ja muilla teollisuudenaloilla laitteiden, kuten robottikäsivarsien ja kuljetinhihnojen, asentoa on valvottava tarkasti. Asentoanturin kautta mitataan todellinen sijainti ja verrattuna asetettuun asentoon, säädin virhesignaalin mukaan säätää käyttömoottorin lähtömomenttia tai nopeutta, jotta asennon tarkka hallinta toteutuu.
VI. Yhteenveto
Palauteohjaus yhtenä teollisuusautomaation keskeisistä ohjausstrategioista, sen perusperiaatteena on verrata ohjatun kohteen lähtösignaalia haluttuun arvoon, saada virhesignaali ja säätää ohjaimen lähtöä tämän virhesignaalin perusteella ohjattavan kohteen tarkan ohjauksen toteuttamiseksi. Palautteen ohjaukselle on ominaista ajantasaisuus, dynamiikka ja jälkivaikutukset, ja sitä on käytetty laajalti teollisuusautomaatiossa. Palauteohjauksen perusperiaatteiden ja sovellusskenaarioiden syvällisen ymmärtämisen kautta sen keskeinen rooli teollisuusautomaatiossa voidaan ymmärtää paremmin ja tarjota vahvaa tukea tehokkaamman ja vakaamman automatisoidun tuotannon toteuttamiselle.