کنترل‌کننده روشن و خاموش: چیست؟ (اصل کار)

چه چیزی کنترل‌کننده روشن و خاموش است؟

گاهی اوقات، عنصر کنترل فقط دو وضعیت دارد: یا کاملاً بسته یا کاملاً باز. این عنصر کنترل در هیچ موقعیت میانی عمل نمی‌کند، یعنی نیمه باز یا نیمه بسته. سیستم کنترلی که برای کنترل چنین عناصری طراحی شده به نظریه کنترل روشن و خاموش معروف است. در این سیستم کنترل، وقتی متغیر فرآیند تغییر می‌کند و از یک سطح پیش‌تعیین شده عبور می‌کند، مقدار خروجی سیستم به طور ناگهانی کاملاً باز می‌شود و ۱۰۰٪ خروجی می‌دهد.

عموماً، در سیستم کنترل روشن و خاموش، خروجی باعث تغییر در متغیر فرآیند می‌شود. بنابراین به دلیل تأثیر خروجی، متغیر فرآیند دوباره شروع به تغییر می‌کند اما در جهت معکوس.

در طول این تغییر، زمانی که متغیر فرآیند از یک سطح پیش‌تعیین شده عبور می‌کند، مقدار خروجی سیستم به طور ناگهانی بسته می‌شود و خروجی به طور ناگهانی به ۰٪ کاهش می‌یابد.

چون خروجی وجود ندارد، متغیر فرآیند دوباره شروع به تغییر در جهت عادی می‌کند. وقتی از سطح پیش‌تعیین شده عبور می‌کند، دریچه خروجی سیستم دوباره کاملاً باز می‌شود تا ۱۰۰٪ خروجی دهد. این چرخه بسته و باز شدن دریچه خروجی تا زمانی که سیستم کنترل روشن و خاموش در حال عملیات است ادامه دارد.

یک مثال بسیار رایج از نظریه کنترل روشن و خاموش، طرح کنترل موتورهای بادکنکی سیستم خنک‌سازی ترانسفورماتور است. وقتی ترانسفورماتور با چنین باری کار می‌کند، دمای ترانسفورماتور قدرت الکتریکی از مقدار پیش‌تعیین شده بالاتر می‌رود و موتورهای بادکنکی با ظرفیت کامل خود شروع به چرخش می‌کنند.

با چرخش موتورهای بادکنکی، هوای اجباری (خروجی سیستم خنک‌سازی) دمای ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد. وقتی دمای (متغیر فرآیند) به زیر مقدار پیش‌تعیین شده می‌رسد، کلید کنترل موتورهای بادکنکی قطع می‌شود و موتورها توقف می‌کنند.

بعد از آن، چون اثر خنک‌سازی موتورهای بادکنکی وجود ندارد، دمای ترانسفورماتور دوباره به دلیل بار شروع به افزایش می‌کند. دوباره وقتی در حین افزایش دما از مقدار پیش‌تعیین شده عبور می‌کند، موتورهای بادکنکی دوباره شروع به چرخش می‌کنند تا ترانسفورماتور را خنک کنند.

در نظریه، ما فرض می‌کنیم که تاخیری در تجهیزات کنترلی وجود ندارد. یعنی، تاخیر زمانی برای عملیات روشن و خاموش کنترلی وجود ندارد. با این فرض، اگر یک سری از عملیات یک سیستم کنترل روشن و خاموش ایده‌آل را رسم کنیم، نمودار زیر را خواهیم داشت.

اما در کنترل روشن و خاموش عملی، همیشه تاخیر زمانی غیر صفری برای بسته و باز شدن عناصر کنترلی وجود دارد.

این تاخیر زمانی به عنوان زمان مرده شناخته می‌شود. به دلیل این تاخیر زمانی، منحنی پاسخ واقعی از منحنی پاسخ ایده‌آل نشان داده شده متفاوت است.

بیایید سعی کنیم منحنی پاسخ واقعی یک سیستم کنترل روشن و خاموش را رسم کنیم.

بگویید در زمان T O دمای ترانسفورماتور شروع به افزایش می‌کند. دستگاه اندازه‌گیری دما به طور فوری پاسخ نمی‌دهد، زیرا به تاخیر زمانی برای گرم شدن و انبساط جیوه در لوله سنسور دما نیاز دارد. مثلاً از لحظه T1 نشانگر دما شروع به افزایش می‌کند.

این افزایش از نوع نمایی است. بگویید در نقطه A، سیستم کنترل‌کننده شروع به عملیات برای روشن کردن موتورهای بادکنکی می‌کند، و در نهایت پس از دوره T2 موتورها شروع به تحویل هوای اجباری با ظرفیت کامل می‌کنند. سپس دمای ترانسفورماتور به طور نمایی کاهش می‌یابد.

در نقطه B، سیستم کنترل شروع به عملیات برای خاموش کردن موتورهای بادکنکی می‌کند، و در نهایت پس از دوره T3 موتورها توقف می‌کنند. سپس دمای ترانسفورماتور دوباره به طور نمایی افزایش می‌یابد.

توجه: در این عملیات، فرض کرده‌ایم که شرایط بارگذاری ترانسفورماتور قدرت الکتریکی، دمای محیط و تمام شرایط دیگر محیط ثابت و ثابت هستند.

بیانیه: اصلی را احترام بگذارید، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.