1

WIADOMOŚCI WSTĘPNE

Sterowanie (regulacja) polega na takim oddziaływaniu na obiekt sterowania, za pomocą sygnałów

wejściowych, aby jego sygnały wyjściowe osiągnęły pożądaną wartość.

Sterowanie może być realizowane przy pomocy człowieka - sterowanie ręczne lub za pomocą

specjalnie skonstruowanego urządzenia (regulatora) - sterowanie automatyczne.

Sterowanie może odbywać się w układzie otwartym lub zamkniętym.

Sterowanie w układzie otwartym (ręczne lub automatyczne) polega na takim nastawieniu wielkości

wejściowej, aby znając charakterystykę obiektu i przewidując możliwość działania nań zakłóceń,

otrzymać na wyjściu pożądaną wartość.

Sterowanie w układzie zamkniętym (ręczne lub automatyczne) różni się od sterowania w układzie

otwartym tym, że człowiek lub regulator otrzymują dodatkowo poprzez sprzężenie zwrotne informacje

o stanie wielkości wyjściowej. Informacja ta (odczytana z miernika lub podana w postaci np. napięcia

do regulatora) jest używana do korygowania nastaw wielkości wejściowej.

Układ regulacji – otwarty, w którym sygnał wejściowy nie zależy od aktualnej wartości sygnału

wyjściowego, ponieważ nie występuje sprzężenie zwrotne, a wynika jedynie z wewnętrznego stanu

obiektu. Przebieg sygnału następuje tylko w jednym kierunku, od wejścia do wyjścia.

Układ otwarty, jest uproszczonym układem sterowania w stosunku do układu automatycznej regulacji.

Ponieważ nie istnieje możliwość tłumienia nieznanych zakłóceń oraz osiągnięcie wartości zadanej nie

może być zweryfikowane, układ otwarty stosowany jest w przypadku prostych obiektów, dla których

znany jest dokładny model matematyczny. W przypadku znanej wartości zakłócenia (np. temperatury

na zewnątrz budynku, w którym znajduje się kocioł centralnego ogrzewania) układ otwarty może być

użyty do jego kompensacji.

W porównaniu do układu automatycznej regulacji układ otwarty jest bardziej czuły na zmiany

wzmocnienia statycznego w układzie

2

Układ regulacji – zamknięty układ automatyki, posiadający ujemne sprzężenie zwrotne, którego

zadaniem jest sterowanie procesem.

Układ regulacji składa się z elementu porównującego (sumator), regulatora, elementu wykonawczego

(zawór, siłownik), obiektu sterowania oraz układu pomiarowego (czujnik, przetwornik).

Element porównujący oblicza różnicę między wartością sygnału zadanego w(t) a wartością sygnału

wyjściowego y(t) otrzymaną z układu pomiarowego poprzez ujemne sprzężenie zwrotne.

Na wyjściu elementu porównującego otrzymujemy sygnał uchybu e(t). W dobrze zaprojektowanym

układzie regulacji wartość uchybu w stanie nieustalonym powinna być jak najmniejsza

(przeregulowanie), natomiast w stanie ustalonym powinna być równa 0 (uchyb ustalony).

Sygnał z elementu porównującego jest następnie przekazywany do elementu wykonawczego, który w

odpowiedni sposób oddziałuje na obiekt.

Dodatkowo na regulowany obiekt działać mogą zakłócenia z(t).

Sygnał

Informacja przekazywana jest za pośrednictwem sygnałów, które przenoszą energię.

Sygnał jest to funkcja czasowa dowolnej wielkości o charakterze energetycznym, w którym można

wyróżnić dwa elementy: nośnik i parametr informacyjny.

Podział I (w zależności od rodzaju nośnika):

- elektryczne,

- mechaniczne,

- akustyczne,

- magnetyczne,

3

- elektromagnetyczne (w tym świetlne),

- cieplne.

Podział II:

- deterministyczne,

- losowe.

Podział III:

- ciągłe,

- dyskretne.

Podstawowe sygnały

•

sygnał pneumatyczny (sygnałem jest ciśnienie sprężonego powietrza. Wartość sygnału jest

znormalizowana od 20 do 100 kPa),

•

sygnał hydrauliczny (ciśnienie oleju od 1 do 16 MPa),

•

sygnał elektryczny sygnał prądu od 0 do 20mA, sygnał napięcia od ± 10 V, napięcie prądu

przemiennego 230V, 380 V).

Podstawowe bloki funkcyjne

Regulator - jeden z elementów składających się na obwód regulacji. Zadanie regulatora polega na

wygenerowaniu odpowiedniego sygnału sterującego, aby obiekt regulowany w jak najkrótszym czasie

osiągał wartość zadaną.

Regulator służy do doprowadzenia obiektu do żądanego stanu lub poprawy niekorzystnych cech

obiektu regulowanego. Regulator może np. poprawić dynamikę obiektu regulowanego (silnik będzie

szybciej osiągał żądaną prędkość). Błędne użycie może prowadzić do niestabilności obwodu regulacji.

Element automatyki

– jest to urządzenie występujące w układzie automatycznej regulacji, w którym

można wyróżnić wyjście i wejście.

Obiekt sterowania

– każdy proces (np. napędzanie) lub zjawisko (np. przepływ cieczy), podlegające

regulacji.

Układ sterowania - jest to sposob przedstawiania układów dynamicznych w postaci blokowej. Jest to

taki układ, który składa się z obiektu sterowania i oddziałującego na niego urządzenia (regulatora).