Maturitní otázky

22. Regulační obvod

6 min read

Blokové schéma regulované soustavy a regulátoru

Regulovaná soustava

  • Jedná se o zařízení, na kterém se regulace provádí. Dělení na: statická, astatická. Samočinně uskutečňuje regulaci.

  • [y] – Regulovaná veličina (skutečná hodnota) – Výstupní veličina z regulované soustavy.

  • [u] – Akční veličina – Výstupní veličina z regulátoru a současně vstupní veličina do regulované soustavy.

  • [x] – Regulovaná veličina – Jedná se o vstupní veličinu do regulátoru. Upravována podle daných podmínek (hladiny vody, teploty v peci).

  • [d] – Poruchová veličina – Negativní vlivy, které působí na regulovanou soustavu.

Regulátor

  • Zařízení, které samočinně uskutečňuje regulaci.
  • Parametry: rychlost, přesnost.W

  • [R] – Regulátor
  • [e] – Regulační odchylka – Rozdíl mezi požadovanou a skutečnou hodnotou e=w-y.
  • [w] – Řídící veličina – Je veličina, která nastavuje žádanou hodnotu regulované veličiny.
  • [u] – Akční veličina – Výstupní veličina z regulátoru a současně vstupní veličina do regulované soustavy.
  • [x] – Regulovaná veličina – Jedná se o vstupní veličinu do regulátoru. Upravována podle daných podmínek (hladiny vody, teploty v peci).

  • ŘČ (Řídící člen)
    • Slouží pro nastavení žádané hodnoty.
  • MČ (Měřící člen)
    • Slouží pro určení skutečné hodnoty regulované veličiny [x] z regulované soustavy.
  • PČ (Porovnávací člen/Komparační člen)
    • Porovnává skutečnou hodnotu a žádanou hodnotu regulované veličin [x].
  • AČ (Akční člen)
    • Nastavuje hodnotu akční veličiny [u]. Je na konci řetězce.
  • UČ (Ústřední člen)
    • Zpracovává regulační odchylku [e].

Popis veličin regulačního obvodu a vysvětlení jednotlivých bloků

Regulační obvod

Porovnávací člen

  • (Porovnávací člen/Komparační člen)
  • Porovnává skutečnou hodnotu a žádanou hodnotu regulované veličin [x].

Regulátor

viz - Regulátor

Regulovaná soustava

viz - Regulovaná soustava

Zpětná vazba

  • ZV – Část výstupních signálů se přivádí zpět na vstup, zařízení kontroluje svoji činnost.)

  • Typy zpětných vazeb:

    1. Kladná zpětná vazba
    2. Záporná zpětná vazba
    3. Dopředná zpětná vazba

  • [y] – Regulovaná veličina (skutečná hodnota) – Výstupní veličina z regulované soustavy.

  • [u] – Akční veličina – Výstupní veličina z regulátoru a současně vstupní veličina do regulované soustavy.

  • [d] – Poruchová veličina – Negativní vlivy, které působí na regulovanou soustavu.

  • [e] – Regulační odchylka – Rozdíl mezi požadovanou a skutečnou hodnotou e=w-y.

  • [w] – Řídící veličina – Je veličina, která nastavuje žádanou hodnotu regulované veličiny.

Funkce celého obvodu

  1. Uživatel nastaví žádanou hodnotu w(t).
  2. Porovnávací člen vypočítá regulační odchylku e(t).
  3. Regulátor na základě e(t) vypočítá akční zásah u(t).
  4. Akční člen (součást řízeného systému) provede fyzický zásah.
  5. Řízený systém je ovlivněn jak akční veličinou, tak poruchami d1, d2.
  6. Výstupní veličina y(t) je měřena a vrací se do porovnávacího členu (zpětná vazba).
  7. Celý proces se opakuje, dokud není regulační odchylka minimální.

Zjednodušené schéma regulačního obvodu

Vysvětlit na příkladu regulaci

  • Regulace výšky hladiny ` příklad1|600

blokové schema|600

Funkce

  1. Nastavíme žádanou hodnotu (w) – například požadovanou hladinu vody v nádrži.
  2. Snímač neustále měří skutečnou hodnotu (y) – tedy aktuální hladinu.
  3. Porovnávací člen vypočítá rozdíl mezi tím, co chceme (w), a tím, co skutečně je (y). Tento rozdíl je regulační odchylka (e).
  4. Regulátor na základě této odchylky rozhodne, jak má akční člen zasáhnout – například otevře ventil, aby přiteklo víc vody, nebo ho přivře, když je hladina moc vysoká.
  5. Akční člen provede fyzický zásah do systému.
  6. Celý proces běží pořád dokola – když se objeví nějaká porucha (například někdo odebere vodu), systém na to automaticky zareaguje a snaží se vrátit hladinu na požadovanou hodnotu.

Činnost částí

  • Žádaná hodnota (w): To je hodnota, kterou chceme udržovat – nastavená hladina vody.

  • Porovnávací člen: Porovnává žádanou hodnotu (w) se skutečnou hodnotou (y), kterou měří snímač. Výsledkem je regulační odchylka (e = w – y).

  • Regulátor: Zpracovává regulační odchylku a podle její velikosti a směru rozhodne, jak má zasáhnout do systému. Otevře nebo zavře ventil, zapne nebo vypne topení atd.

  • Akční člen: Fyzicky provádí zásah podle pokynu regulátoru – pohybuje ventilem, který reguluje přítok vody.

  • Regulovaná soustava: To je samotné zařízení, které regulujeme – nádrž s vodou.

  • Snímač: Měří skutečnou hodnotu regulované veličiny (aktuální hladinu vody) a posílá ji zpět do porovnávacího členu.

  • Poruchové veličiny (d): Vnější vlivy, které působí na regulovanou soustavu a snaží se ji vychýlit z požadované hodnoty (kolísání přítoku, změny tlaku, odběry apod.).

    Zdroj

Řízení a ovládání blokové schéma

Řízení ovládáním

  • Nemá zpětnou vazbu (ZV – Část výstupních signálů se přivádí zpět na vstup, zařízení kontroluje svoji činnost.).

  • Veličinu [u] nastavujeme ručně.

  • Hodnotu [y] získáme měřením (vhodným měřícím přístrojem).

Řízení regulací

[R] – Regulátor – Zařízení, které samočinně uskutečňuje regulaci [w] – Řídící veličina – Je veličina, která nastavuje žádanou hodnotu regulované veličiny. [x] – Regulovaná veličina – Jedná se o vstupní veličinu do regulátoru. Upravována podle daných podmínek (hladiny vody, teploty v peci) [e] – regulační odchylka – Rozdíl mezi požadovanou a skutečnou hodnotou e = w–y [u] – Akční veličina – Výstupní veličina z regulátoru a současně vstupní veličina do regulované soustavy [y] – Skutečná hodnota regulované veličiny – Výstupní veličina z regulované soustavy

Regulace na konstantní hodnotu, regulace programová, vlečná a servomechanismy.

Regulace na konstantní hodnotu

  • V praxi je nejčastější případ regulace na konstantní hodnotu. Při ní se regulovaná veličina udržuje na konstantní hodnotě – zde je w = konst i y = konst. Je to např. regulace teploty v místnostech, otáček strojů anebo již 22 vzpomenutá a uváděná regulace výšky hladiny. U tohoto typu regulace je zvláště důležitá kompenzace vlivu poruchových veličin. Kdyby nebylo poruchových veličin, nic by se v podstatě nedělo a nemuselo by se regulovat (kromě občasné změny požadované hodnoty regulované veličiny).

Regulace programová

  • Je to taková regulace, kde požadujeme, aby se regulovaná veličina měnila v předepsaných velikostech v předepsané časové závislosti – regulovaná veličina je funkcí času w = f(t) i y = f(t). Příkladem je regulace teploty v pecích, kde se teplota musí podle časového programu měnit.

Regulace vlečná

  • Je to regulace, při níž se regulovaná veličina mění v závislosti na jiné vnější fyzikální veličině. Hodnota regulované veličiny má změny této vnější veličiny rychle a přesně sledovat. Matematicky vyjádřeno w = f(A), y = f(A), kde A je právě onou vnější veličinou. Příkladem je dávkování chemikálie do vody, kdy požadujeme změnu množství dávkované chemikálie v závislosti od okamžitého průtočného množství vody.

Regulace servomechanismy

  • Zvláštním případem vlečné regulace jsou servomechanismy. U nich se řídicí veličina nemění v závislosti na jiné fyzikální veličině, ale je měněna buďto ručně anebo nějakým zařízením. Regulovaná veličina ji pak věrně a přesně sleduje. Příkladem takového servomechanismu je posilovač řízení v automobilech, ovládání kormidel v lodích i letadlech apod. U servomechanismů ovšem není rozdělení regulačního obvodu na regulátor a regulovanou soustavu.

Reflexe

Tato otázka se mi vypracovávala dobře, protože jsem měl dobré zdroje ze kterých čerpat. Ať už mé zápisky ze školy nebo materiály poskytnuté učitelem.

Graph View