13-rizeni-s-uzavrenou-smyckou-regulace.md

Řízení s uzavřenou smyčkou - regulace

• regulace - umožňuje udržování určitých fyzikálních veličin na stanovených hodnotách, řízení na zpětnou vazbu

Druhy řízení, druhy regulace

Vlastnosti členů regulačního obvodu

• statické
  • statická charakteristika = závislost vstupní hodnoty na výstupu
  • odezva na jednotkový skok, závislá na čase
• dynamické
  • přechodová charakteristika
    • měří se v okamžiku přivedení impulsu
  • frekvenční charakteristika

Druhy řízení

• ovládání - bez zpětné vazby
• regulace - se zpětnou vazbou
• kybernetická zařízení - samočinné řízení

Druhy regulace

• spojitá
• nespojitá
• na konstantní hodnotu
• programová
• vlečná

Blokové schéma regulačního obvodu

• lednička, žehlička, vytápění, klimatizace, ...

• w ► požadovaná hodnota = nastavení požadované hodnoty
• y ► regulovaná veličina (např.: teplota, tlak, napětí, ...)
• e ► regulační odchylka = rozdíl skutečné a žádané hodnoty
• u ► akční veličina (např.: impuls pro sepnutí kompresoru, tepelné spirály, …)
• d ► poruchová veliči (např.: otevření dveří lednice)

Výpočet regulační odchylky: e = w - y

Regulované soustavy

Regulovaná soustava (RS)

Rozdělení RS

Regulovaná veličina - rychlost, otáčky, tlak, síla, teplota, výška hladiny, intenzita světla, chemické složení, ...

Zda se regulovaná veličina/y ustálí:

• statické - y se ustálí (př.: nenucený odtok/přítok)
• astatické - y kolísá (stoupá nebo klesá) (př.: nenucený odtok/přítok)

Dle počtu kapacit:

• jednokapacitní
  • př. kompresor o jedné nádobě na stlačený vzduch (regulace výšky hladině v nádrži / tlaku v tlakové nádobě)
• dvoukapacitní - nejčastější
  • př.: dvě nádrže v sérii (za sebou) při regulaci tlaku
• vícekapacitní
• bezkapacitní
  • př.: krátký úsek potrubí
• s dopravním zpožděním
  • př.: dlouhý úsek potrubí
  • pzn.: kapacita = množství energie, které je vedení schopno pojmout

Přechodová char. 2 kapacitní statické RS (soustava 2. řádu)

• I ► inflexní bod (= místo, kde se zakřivení křivky mění)
• T_u ► doba průtahu
• T_n ► doba náběhu

Vzorce

• T_p = T_u + T_n
• r = T_u / T_n

 

• T_p ► doba přechodu
• r ► regulovatelnost

Regulátory

Rozdělení regulátorů

1. spojité - udržují regulovanou veličinu na požadované hodnotě

• a. Proporcionální
  • nezávislý na čase
  • parametry nastavujeme hodnotou odporu
  • Výhody: regulační pochod stabilizuje a zesiluje
  • Nevýhody: pracuje s trvalou regulační odchylkou
• b. Integrační
  • je závislý na čase
  • odstraňuje problém s trvalou regulační odchylkou
• c. Derivační
  • urychluje a stabilizuje celý regulační proces
  • reaguje pouze na změnu regulační odchylky

2. nespojité - regulační veličina stále kmitá

• 2 polohové, 3+ polohové
• levné, konstrukčně jednoduché
• Využití: kompresor, lednice, žehlička

3. sdružené

• PI, PD, PID

Spojité regulátory - přechodová charakteristika

Regulátor	Přechodová charakteristika
P regulátor Vzorce: Kr = R2 / R1 u = -Kr * e		Kr ► součinitel přenosu (zesílení regulátoru), nastavuje se pomocí odporu
I regulátor Vzorce: Ti = Ci / Ri u = -Kr / Ti ∫ e dt		Ti ► integrační časová konstanta
D regulátor Vzorce: u = Td * Kr * e'		Td ► derivační časová konstanta e' ► rychlost změny vstupní veličiny

Nespojitý regulátor - statická charakteristika

• h ► hystereze (nastavuje se tuhostí pružiny, sílou magnetu)
• w ► požadovaná hodnota
• w₁ ► dolní hranice
• w₂ ► horní hranice

Regulační pochod

• Regulační pochod ► průběh regulované veličiny (y)

Druhy regulačních pochodů se spojitými regulátory

1. změna řídící / požadované veličiny (w)

• ∆Y_m ► maximální překmit
• Y_m ► maximální hodnota
• t₀ ► doba odezvy
• t_R ► doba regulace

2. změna poruchové veličiny (d)

Druhy regulačních pochodů s nespojitými regulátory

viz nespojitý regulátor

Kvalitu regulačního pochodu posuzujeme pomocí:

• maximálního překmitů
• doby odezvy
• doby regulace
• počtu překmitů
• regulační plochou