التحكم التلقائي في الأجهزة

في النظام المغلق، يتم تغذية مخرجات النظام إلى المدخلات، مما يمكّن النظام من التحكم في القيادة الكهربائية وتكييف تشغيله ذاتيًا. يتم دمج الحلقات العكسية في القيادة الكهربائية لتلبية المتطلبات الحرجة التالية:

• تعزيز عزم الدوران والسرعة: لتحسين أداء عزم الدوران والسرعة للنظام.

• تحسين الدقة في حالة الثبات: لتعزيز دقة النظام أثناء التشغيل الثابت.

• الحماية: لحماية مكونات القيادة الكهربائية من الأضرار المحتملة.

تشمل المكونات الرئيسية لنظام مغلق الوحدة المتحكم، المحول، محدد التيار، ومستشعر التيار، وغيرها. يلعب المحول دورًا حاسمًا في تحويل الطاقة ذات التردد المتغير إلى تردد ثابت والعكس صحيح. بينما يعمل محدد التيار على منع تجاوز التيار لقيمة قصوى محددة مسبقًا. سنستكشف أدناه أنواع مختلفة من تكوينات الحلقة المغلقة.

تحكم محدد التيار

تم تصميم هذا المخطط التحكيمي لحفظ تيار المحول والمحرك ضمن نطاق آمن خلال العمليات العابرة. يتميز النظام بحلقة تغذية عكسية للتيار متكاملة مع دائرة منطقية عتبة.

تقوم دائرة المنطق بوظيفة الحماية، حماية النظام من التيار الزائد. في حالة ارتفاع التيار فوق القيمة القصوى المحددة بسبب العمليات العابرة، يتم تنشيط دائرة التغذية العكسية. تقوم فوراً باتخاذ الإجراءات التصحيحية، مما يجبر التيار على الانخفاض مرة أخرى دون العتبة القصوى. بمجرد عودة التيار إلى مستوياته الطبيعية، يتم إلغاء تنشيط حلقة التغذية العكسية، ويستأنف وضع الاستعداد.

تحكم عزم الدوران المغلق

يُستخدم نظام التحكم في عزم الدوران المغلق بشكل واسع في المركبات التي تعمل بالبطارية، التطبيقات السكك الحديدية، والقطارات الكهربائية. يتم تحديد عزم الدوران المرجعي T^* بموقع بدال الوقود. يعمل وحدة التحكم في الحلقة معًا مع المحرك لضمان أن تكون قيمة عزم الدوران الفعلي قريبة من القيمة المرجعية T^*. من خلال ضبط الضغط على بدال الوقود، يمكن للمشغل التحكم بشكل فعال في سرعة نظام القيادة، حيث يؤثر عزم الدوران المباشر على تسريع وسرعة السيارة أو القطار.

تحكم السرعة المغلق

يوضح الرسم البياني لمخطط نظام التحكم في السرعة المغلق في الشكل أدناه. يتميز هذا النظام ببنية التحكم المتداخلة، مع حلقة تحكم داخلية مضمنة ضمن حلقة سرعة خارجية. الوظيفة الأساسية لحلقة التحكم الداخلية هي تنظيم تيار المحرك وعزم الدوران، لضمان بقائهما ضمن حدود التشغيل الآمنة.

تحكم السرعة المغلق

افترض وجود سرعة مرجعية ωm∗ تولد خطأ سرعة موجب Δω*m. يتم معالجة هذا الخطأ بواسطة وحدة تحكم في السرعة ثم يتم تغذيته إلى محدد التيار. من الجدير بالذكر أن محدد التيار يمكن أن يتعرض للحمولة حتى في حالة وجود خطأ سرعة صغير. يقوم محدد التيار بتعيين التيار لحلقة التحكم الداخلية في التيار. بعد ذلك، يقوم نظام القيادة بإطلاق عملية التسارع. بمجرد أن تتطابق سرعة القيادة مع السرعة المرجوة، يساوي عزم دوران المحرك عزم الحمل. يؤدي هذا التوازن إلى انخفاض السرعة المرجعية، مما ينتج عنه خطأ سرعة سالب.

عندما يصل محدد التيار إلى satuuration، يدخل القيادة في وضع الفرملة ويبدأ في التباطؤ. على الجانب الآخر، عندما يصبح محدد التيار غير مشبع، ينتقل القيادة بسلاسة من حالة الفرملة إلى وضع التشغيل.

تحكم السرعة المغلق للدفعات متعددة المحركات

في أنظمة الدفع متعددة المحركات، يتم توزيع الحمل الإجمالي بين عدة محركات. كل جزء من النظام مجهز بمحرك خاص به، وهو المسؤول بشكل أساسي عن حمل الجزء الخاص به. رغم اختلاف تصنيفات المحركات حسب نوع الحمل الذي تخدمه، إلا أن جميع المحركات تعمل بنفس السرعة. عندما يتم تلبية متطلبات عزم الدوران لكل محرك من قبل آلية الدفع الخاصة به، فإن عمود الدفع يحتاج فقط إلى تحمل عزم دوران تزامن نسبي صغير، مما يسهل التشغيل التنسيقي لنظام الدفع متعدد المحركات.

في القاطرة، بسبب درجات مختلفة من التآكل، لا تدور العجلات بسرعة موحدة. نتيجة لذلك، تتقلب سرعة تشغيل القاطرة وفقًا لذلك. بالإضافة إلى الحفاظ على سرعة ثابتة، فمن المهم أيضًا ضمان توزيع عزم الدوران بشكل متساوٍ بين المحركات المتعددة. إذا لم يتم تحقيق هذا التوازن، قد يصبح أحد المحركات مثقلًا بينما يظل آخر غير مستغل. يؤدي هذا الخلل في النهاية إلى أن يكون عزم الدوران المقنن للقاطرة بأكملها أقل بكثير من مجموع تصنيفات عزم الدوران للمحركات الفردية.