Szabályozástechnika alapok - 10. rész
Szabályozástechnika alapok - 10. rész
Füle Sándor, 2001.06.18.
Az arányszabályozás:
Gyakori feladat, hogy két komponenst állandó arányban kell beeresztenünk egy tartályba. Ezesetben a szabályozatlanul beáramló közeget "A"-nak, a szabályozottat "B"-nek nevezve, a jobboldali elrendezés adódik:
Látható, hogy az "A" közeg térfogatáramát egy szorzóra visszük amin a keverési arányt beállítjuk, majd ebből lesz Xa alapjel. Mivel itt Xa nem állandó (Mert az áramlás nem szabályozott.), alapjel helyett inkább vezetőjelnek szokás hívni. A szabályozás feladata most nem értéktartás, hanem követés.
Ez első ránézésre semmi különbséget nem jelent, holott a különbség komoly, mint azt később látni fogjuk.
Mielőtt az elméletre térnénk, egy gyakorlati tipp:
A pid.hu adatbázisából könnyen kinézhetjük ki kínál szelepet, áramlástávadót, kompakt szabályozót. Mi a helyzet a szorzó modullal?
A szorzó funkció megvalósítására két olcsó trükk:
- FT2 méréstartományát nem a valóságos, hanem valóság x szorzó értékre állítjuk be.
- Egy párhuzamos ellenállást teszünk a szabályozónk Xa lábára (Fenti ábra)
Az ellenállás méretezéséhez Kirchoff pátriárka csomóponti törvényét hívjuk segítségül. Ne feledjük, hogy 4-20 mA-es jelnél ez nem ilyen egyszerű, az eltolás miatt!
Különbség az értéktartó és követő szabályozások között:
Hihetnénk, hogy ha egy szabályozó a zavarásokat kikompenzálva képes Xs-t állandó értéken tartani, nem okoz számára gondot az sem, ha Xa az időben változik. Sajnos ez nem mindig igaz. A jelenség megértéséhez még egy fogalmat meg kell ismernünk:
A szabályozó kör tipusszáma (i):
Mindenféle elméleti levezetés nélkül és igen leegyszerűsítve: Ahány integrátor van a szabályozókörben, annyi a tipusszám. A gyakorlatban a következő esetek a legjellemzőbbek:
| Leírás | Tipusszám | ||||
| Arányos szakasz (pl. áramlás) + arányos szabályozó: | Arányos szakasz + PI szabályozó: | Integráló szakasz (pl. szint) + PI szabályozó: | i=0 | i=1 | i=2 |
A követési tulajdonságokat a követendő paraméter háromféle megváltozásánál vizsgáljuk:
"a" egységugrás (egyszeri változás)
"b" sebességugrás (folyamatos, egyenletes változás)
"c" gyorsulásugrás (gyorsuló változás)
A különböző tipusszámú szabályozások követési tulajdonságait a következő táblázat foglalja össze:
| Tipusszám | egységugrást | sebességugrást | gyorsulásugrást | ||
| 0 | véges hibával | nem bírja | nem bírja | ||
| 1 | hiba nélkül | véges hibával | nem bírja | ||
| 2 | hiba nélkül | hiba nélkül vagy | véges hibával | véges hibával vagy | nem bírja |
Megjegyzés: A 2-es tipusú szabályozásoknál a felső sor a merev visszacsatolást jelenti, az alsó sor pedig az arányos (pl. távadó) visszacsatolást.
Tanulság:
- P-szabályozóval ne akarjunk arányszabályozást csinálni.
- Követő szabályozást nem integráló szakaszra PI vagy PID szabályozóval viszonylag egyszerű létrehozni.
- Integráló szakaszra követő szabályozást tenni nem könnyű, különösen, ha gyors szakaszról van szó.
Jövő héten a fuzzy logic-kal ismerkedünk! A viszontlátásra!