Teorie automatického řízení

Shrnutí základních principů funkce regulačního obvodu

Regulační obvod je abstraktní systémová představa o regulačním obvodu, která se reprezentuje v grafické podobě pomocí blokových schémat viz. obr. 1.

• bloková schémata obecně nepředstavují fyzikální realizaci obvodu, ale jeho funkční princip
• regulační obvod na obr. 1 se skládá se zpětnovazebně zapojených podsystémů - regulované soustavy a regulátoru.

Regulovaná soustava je zjednodušená modelová představa o řízeném objektu a jeho chování při regulaci. K jejímu vyjádření se používá reprezentace vztahů mezi proměnnými fyzikálními veličinami.

Regulátor je v abstraktní představě systém na jehož výstupu jsou takové změny akční veličiny, tzv. akční zásahy, které vedou k odstranění regulační odchylky E . Regulační odchylka je dána rozdílem žádané veličiny W a regulované veličiny Y, E = W - Y

Úlohou regulátoru je:

• odstranění škodlivého působení poruch,
• sledování požadovaných změn hodnot regulované veličiny.

Cílem regulace je, aby regulovaná veličinay byla v každém časovém okamžiku stejná jako žádaná (řídicí) veličina w .

• matematicky lze cíl regulace zapsat např. v obrazech standardně označených podle abstraktní systémové představy o regulačním obvodu na obr. 1.

Základní typy regulátorů

Z hlediska cíle regulace, viz. vztah (1), se využívá regulátorů umožňující nastavování parametrů regulačního algoritmu.

• Regulační algoritmus je tvořen základními regulačními funkcemi, které jsou proporcionální (P), integrační (I) a derivační funkce(D).
  
Základní regulační funkce jsou popsány v kapitole 2.2 str. 59
• V současné době převládá použití funkce PID, u níž se v případě potřeby některá složka potlačí.
• Při návrhu regulátoru je kladen důraz na optimalizaci. Cílem optimalizace je dosažení extrému některého z ukazatelů kvality regulace.
  
Problémům seřízení standardních regulátorů je věnována kalitola 4, str. 107 - 182

Analýza přínosu jednotlivých složek P-I-D regulátorů

Při analýze přínosů seřízení regulačního obvodu sledujeme např.:

• schopnost regulátoru odstranit působení poruchy bez zanechání trvalé regulační odchylky,
• dobu regulace a průběh akčních zisků.

Sledováním průběhů akčních zisků z jednotlivých složek, dostaneme informaci o kvalitě seřízení regulátoru z hlediska fyzikální realizovatelnosti požadovaných akčních zásahů. Při žpatném seřízení může dojít k překročení:

• maximálně realizovatelného akčního zásahu,
• maximální možné změny rychlosti akční veličiny.

Při zkoumání typických projevů základních regulačních funkcí v regulačním obvodu budeme uvažovat proporcionální soustavou prvního řádu.

• Jedná se o nečastěni regulovanou soustavu.
• V případě složitějších modelů lze většinou nalézt tzv. dominantní složku chování, kterou je možné aproximativně popsat právě systémem prvního řádu.
• Výpočet regulační odezvy a jejích ukazatelů jsou pro tento typ modelu soustavy poměrně snadno zvládnutelné (včetně použití graficko - početních metod).
• Názorně se vysvětlí vliv jednotlivých složek při použití kombinace regulačních funkcí.
• Závěry jsou přenositelné na obvody regulace soustav vyšších řádů.
• Výhodné je využívat bezrozměrné vyjádření.
Zavedení bezrozměrného vyjádření je popsáno v kapitole 2.1.2 na str. 57

Zpět