Szabályozástechnika alapok - 2. rész

Szabályozástechnika alapok - 2. rész

Füle Sándor, 2001.06.08.

Most, hogy tudjuk, mi a PID szabályozó, gondolkodjunk el azon, mit akarunk szabályozni! Nyilván máshogy kell szabályozni egy 10.000 köbméteres víztározó szintjét mint az otthoni WC öblítő tartályét. Vagy nem?

Azt a készüléket, technológiai berendezést aminek egy jellemzőjét szabályozni akarjuk szakasznak nevezzük. Szakasz tehát a tartály, amiben szintet tartunk, a kemence, aminek a hőmérsékletét szabályozzuk, stb...

Minden szakasz más és más, ezért a szabályozót mindig máshogy kell beállítani. Ha a szakaszok viselkedését jól megnézzük, 5 féle magatartással találkozunk:

1. Az arányos:

Ilyen pl. egy kétkarú emelő. Ha a karok aránya 1:2, és a rövidebbiket 10 N erővel nyomjuk, a hosszabb kar végén mindig ennek felét (kb. 5 N) mérjük. Ha a kimenet (a hosszabb karon mért erő)és a bemenet (a rövid karra adott erő) értékét az idő függvényében ábrázoljuk, a szakasz átmeneti függvényét kapjuk. (1. ábra)

Nagyon fontos jellemző az átviteli tényező (A), ami azt jelenti, hogy a kimenet hányszorosa a bemenetnek.

2. A tároló:

Ilyen például egy gázzal töltött palack, leánykori nevén nyomástartó edény. Ha egy "üres" palackba bekötünk egy fix nyomású csövet és a betáp szelepet kinyitjuk, közben a palack nyomását regisztráljuk, a jobboldali ábrához hasonló grafikont kapunk, mely szintén átmeneti függvény. A tárolónak legjellemzőbb adata az időállandója (T1), ami az az idő, mialatt a palack nulláról a végleges nyomás 63%-ára felmegy.

3. Az integráló:

Ez a jól ismert nyitott víztartály. Ha egyenletes a vízbeadás, egyenletesen nő a szint. Az átmeneti függvény a jobboldalon látható. Az integráló tagot az ismétlési idő (Ti) jellemzi, ami az az idő, míg egységnyit ugró bemenet hatására a kimenet nulláról emelkedve egységnyi lesz. (Ezt akkor tudjuk értelmezni, ha ugyanolyan dimenziójúak. Nem tudunk ugyanis m3/h-t összehasonlítani cm-rel...)

4. A differenciáló:

Az iparban ez elég ritka, például a kerékpár generátort (helytelenül:dinamó) szokták említeni. Ha a bemenő jel a forgórész szögelfordulása (Nem a fordulatszám!) a kimenő jel pedig a leadott feszültség, akkor ez egy differenciáló szakasz. Lényeg, hogy a kimenő jel nagysága a bemenő jel változási sebességével arányos. (4. ábra) A differenciáló tag jellemzője a differenciálási idő (Td), ami azt jelenti, mekkora idő alatt kell egységnyit változni a bemenő jelnek ahhoz, hogy egységnyi kimenő jelet produkáljon.

5. A holtidős:

Ez azt jelenti, hogy a bemenő jel bizonyos késéssel, de ugyanúgy jelenik meg a kimeneten. Tipikusan ilyen a szállítószalag. (5. ábra) Fő paramétere a holtidő (Th).

Ezen viselkedésminták (szakszóval:tagok) kombinálásával leképezhetjük a legtöbb szakasz viselkedését, meghatározhatjuk fő paramétereit. Ez azért fontos, mert a szabályozót ennek megfelelően kell majd beállítani. Legtöbbször elég 1-2 tagot kombinálni, nehéz esetekben többet is kell. A jövő héten azzal foglalkozunk, melyik gombot hová tekerjük.