REGULACJA WIELOPARAMETROWA

1. Wprowadzenie.

Regulacja jednoparametrowa oznacza proces, w którym regulacji podlega tylko jedna wielkość obiektu regulacji, pozostałe wielkości z założenia nie są regulowane a często ich wartość nie jest nawet kontrolowana. W regulacji jednoparametrowej występuje pojedynczy tor sygnałowy zamknięty lub otwarty, który można opisać jednym równaniem różniczkowym odpowiednio wysokiego rzędu.

Regulacja wieloparametrowa (wielowymiarowa) to proces regulacji, w którym regulowanych jest równocześnie kilka wielkości występujących w jednym obiekcie. Nie jest to jedynie zwielokrotnienie układów regulacji jednej wielkości, gdyż zwykle wielkości te są współzależne tzn. zmiana jednej z nich wpływa również na wartości pozostałych (procesy regulacji stają się wzajemnie zależne). Do opisu tego typu procesów konieczny jest układ równań różniczkowych (w formie układu równań stanu [2][3] lub dla dziedziny operatorowej w formie układu równań transmitancji operatorowych). Poszukiwaniem rozwiązań zagadnień regulacji wieloparametrowej zajmuje się „teoria sterowania układów wielowymiarowych”.[1] Zostały opracowane różne metody konwersji schematów złożonych układów zapewniające zachowanie ich właściwości, ułatwiające analizę funkcjonalną oraz dobór regulatorów i ich parametrów.[1] Obecnie część z wspomnianych metod została zastąpiona mocą obliczeniową komputerów. Pozwalają one na szybkie rozwiązywanie układów równań zwłaszcza w zapisie macierzowym.

Przykład układu równań transmitancji operatorowych opisującego wielowymiarowy obiekt regulacji zapisanego w formie macierzowej przedstawiono poniżej.

(i = 1, 2, 3, ... ,n) (1)

gdzie:
- transformata i-tej wielkości wyjściowej,

- transformata i-tej wielkości wejściowej,

- transmitancja i-tego sprzężenia głównego,

- transmitancje sprzężeń skrośnych.

W opisie układów wielowymiarowych sprzężenie główne oznacza transmitancję pomiędzy pewnym wejściem a odpowiadającym mu wyjściem (na wprost). Sprzężenie skrośne oznacza transmitancję występującą pomiędzy dowolnym wejściem, a innym niż odpowiadające mu wyjściem (i ≠ k).

W analizie układów wielowymiarowych wiele uwagi poświęca się sprzężeniom skrośnym posiadającym znaczny wpływ na właściwości całego układu regulacji. Są one również podstawą klasyfikacji układów wielowymiarowych na: autonomiczne (bez sprzężeń skrośnych), autonomiczne jednostronnie (gdy możliwe jest takie ponumerowanie wejść aby sprzężenia występowały tylko w stronę torów o większych numerach) i nie autonomiczne.

Dobrym przykładem wielowymiarowych układów regulacji są systemy energetyczne elektrowni realizujące regulację częstotliwości, napięcia oraz strumieni mocy czynnej i biernej w każdym z bloków energetycznych. [1]

2. Opis układu regulacji.

2.1. Obiekt regulacji.

Obiektem regulacji wykorzystywanym w ćwiczeniu jest zbiornik przedstawiony schematycznie na rys. 1.

Celem regulacji jest stabilizacja dwu wielkości charakteryzujących stan wody w zbiorniku: poziomu oraz temperatury. Sterowanie obiektem realizowane jest z wykorzystaniem dwustanowych elementów wykonawczych. Zmiany poziomu wody (napełnianie i opróżnianie) uzyskiwane są przez załączenie pomp o stałej wydajności. Nagrzewanie wody realizowane jest za pomocą grzałki elektrycznej o stałej mocy, a chłodzenie natomiast przez jednoczesne opróżnianie zbiornika i napełnianie go wodą zimną (z jednakowymi wydajnościami). Łatwy dostęp do zbiornika umożliwia wprowadzanie zakłóceń czyli zmian stanu regulowanych wielkości nie będących wynikiem procesu regulacji ( np. dolanie wody ciepłej lub zimnej).

Rys. 1. Schemat konstrukcji stanowiska.

2.2. Uproszczony model obiektu regulacji.

Ze względu na odrębność zjawisk fizycznych występujących w podczas regulacji poziomu i temperatury należy wyprowadzić odrębne modele dla obu torów. Poniższy opis zakłada niezależność torów regulacji.

Tor regulacji poziomu

Regulacja poziomu realizowana jest poprzez pompowanie wody do zbiornika (wzrost poziomu) lub pompowanie wody poza zbiornik (zmniejszenie poziomu). Wydajności objętościowe użytych pomp są nominalnie jednakowe. Procesy te są rozdzielne czasowo.

NAPEŁNIANIE

Zmiana poziomu wody w funkcji czasu jest równa:

(2)

gdzie: q - objętościowa wydajność pompy [m³/s],

S - powierzchnia zbiornika (zbiornik ma stały przekrój)

Równanie (2) opisuje układ całkujący o stałej całkowania równej K_n = q/S.

W dziedzinie operatorowej można zapisać:

dla napełniania (3)

OPRÓŻNIANIE

Zmiana poziomu wody w funkcji czasu jest równa:

(4)

Równanie (4) opisuje układ całkujący o stałej całkowania równej K_o = -q/S.

W dziedzinie operatorowej można zapisać:

dla opróżniania (5)

Tor regulacji temperatury

Regulacja temperatury przebiega inaczej w przypadku nagrzewania (grzałka o stałej mocy) niż w przypadku chłodzenia (wymiana wody ciepłej na zimną). Podobnie jak wyżej procesy są rozdzielne czasowo, a różnice pomiędzy nimi skłaniają do odrębnego rozważenia.

NAGRZEWANIE.

Wielkością wejściową jest moc grzałki P(t). W tym ćwiczeniu moc ta może zmieniać się skokowo: P = 0 lub P = P_max. Opis obiektu możliwy jest w oparciu o I Zasadę Termodynamiki wyrażającą bilans energii układu:

(6)

gdzie: E_d - energia doprowadzona do układu,

E_z - energia odprowadzona (zabrana) z układu,

E_u - wzrost energii wewnętrznej układu.

Różniczkując powyższe równanie względem czasu otrzymujemy bilans energii układu w postaci dynamicznej:

(7)

gdzie:
- przyrost energii dostarczanej do układu,

- przyrost energii odprowadzanej z układu,

- przyrost energii układu.

P(t) - moc grzałki (funkcja czasu),

A - powierzchnia wymiany ciepła z otoczeniem (zbiornika),

α - współczynnik rozpraszania ciepła z wody do otoczenia,

ϑ - temperatura wody,

_ot - temperatura otoczenia,

m - masa wody,

c_w - ciepło właściwe wody.

Równanie (7) można zatem przedstawić w postaci:

(8)

po dalszych przekształceniach i podstawieniu
,
otrzymujemy:

(9)

Rozwiązaniem równania różniczkowego (9) jest poniższe równanie wykładnicze

(10)

Z przedstawionej analizy wynika, że podczas grzania omawiany obiekt opisany jest równaniem inercji I rzędu o stałej czasowej
i wzmocnieniu
.

CHŁODZENIE.

Bilans energii układu w postaci dynamicznej wyrażony równaniem (7) podczas chłodzenia opisuje odmienne procesy fizyczne (niż podczas grzania) dlatego zawarte w nim zależności mają postać:

- przyrost energii dostarczanej do układu,

- przyrost energii odprowadzanej z układu,

- przyrost energii układu.

a samo równanie bilansu przyjmuje postać:

(11)

gdzie: q_d - wydajność masowa pompy napełniającej
,

q_z - wydajność masowa pompy opróżniającej
,

 - temperatura wody w zbiorniku,

_d - temperatura wody dostarczanej z zasobnika,

Przedstawione równanie (11) jest uwikłane ze względu na czas (m(t)). Jeżeli założymy jednakowe wydajności pomp q_d = q_z postać równania (11) ulegnie uproszczeniu (m=const) co pozwoli przedstawić je w postaci:

(12)

gdzie podstawiono
.

Rozwiązaniem równania różniczkowego (12) jest poniższe równanie wykładnicze

(13)

gdzie t_o jest czasem rozpoczęcia chłodzenia.

Równanie to można też zapisać w postaci:

(14)

Z przedstawionej analizy wynika, że podczas chłodzenia omawiany obiekt opisany jest równaniem inercji I rzędu o stałej czasowej
.

2.3. Układ regulacji

Schemat blokowy układu regulacji (jednakowy dla obu torów) pokazano na rys. 2.

Różnice pomiędzy torem regulacji temperatury i poziomu dotyczą jedynie elementów wykonawczych:

• w torze regulacji poziomu do zwiększania wartości (NAPEŁNIANIE) oraz do zmniejszania wartości (OPRÓŻNIANIE) zastosowano pompy o stałej wydajności ,

• w torze regulacji temperatury zwiększenie wartości uzyskuje się poprzez załączenie GRZAŁKI o stałej mocy, a zmniejszenie poprzez jednoczesne opróżnianie zbiornika i napełnianie wodą o niskiej temperaturze - uzyskuje się to przez jednoczesne włączenie pomp NAPEŁNIANIE i OPRÓŻNIANIE.

Przetworniki pomiarowe w każdym z torów pomiarowych mierzą wartość aktualną regulowanej wielkości (co sekundę) i przekazują ją do cyfrowego algorytmu regulacji.

W układzie regulacji elementy wykonawcze oraz przetworniki pomiarowe są elementami istniejącymi fizycznie, natomiast regulator PID oraz komparatory realizowane są na drodze programowej (DDC - direct digital controll). Sygnały sterujące elementów wykonawczych oraz wartości aktualne regulowanych wielkości przekazywane są z i do komputera za pośrednictwem sterownika mikroprocesorowego i układu interfejsu.

Rys. 2. Schemat funkcjonalny układów regulacji.

2.4. Model obiektu regulacji - uzupełnienia.

Opis przedstawiony w punkcie 2.2. zakładał niezależność torów regulacji (układ autonomiczny). Poniżej zostaną przedstawione różnice pomiędzy stanem faktycznym, a podanym wyżej opisem. Dokładna jakościowa znajomość ogółu zjawisk fizycznych i procesów jest niezbędna do poprawnego opisu ilościowego analizowanego procesu regulacji oraz doboru jego parametrów.

Tor regulacji poziomu

Zmiana poziomu wody w funkcji czasu opisana równaniami (2) i (4) nie jest spełniona co wynika ze zmienności parametru „q”. Wartość wydajności pompy zależy ściśle od egzemplarza pompy (rozrzuty parametrów), zużycia, gęstości i lepkości wody, a ponad to od wysokości podnoszenia będącej różnicą pomiędzy wysokością naczynia, a aktualnym poziomem wody. Wynika stąd, że strumień wypompowywanej wody zależy od wartości wielkości regulowanej (poziomu), a w przypadku napełniania od poziomu wody w zasobniku, który nie jest kontrolowany przez układ pomiarowy. Próba ujęcia w opisie procesów regulacji poziomu, wymienionych wyżej wielkości wpływających na wydajności pomp, prowadzi do znacznej komplikacji opisu. Dla potrzeb omawianego ćwiczenia nie jest to celowe, gdyż występujące wahania wartości wydajności pomp są na tyle małe, że niecelowe jest ich pomiarowe wyznaczenie.

Tor regulacji temperatury

1. NAGRZEWANIE.

Przedstawiony wcześniej opis nagrzewania wody milcząco zakłada, że grzałka jest elementem zerowego rzędu tzn., że w chwili załączenia zasilania do analizowanego obiektu dostarczana jest moc P_max. Niedokładność tego opisu wynika z konstrukcji grzałki, w której moc przekazywana jest ze spirali grzejnej poprzez ceramiczne elementy izolacyjne do wodoszczelnej metalowej obudowy grzałki. Dla dokładnego opisu tego procesu konieczny okazuje się model w postaci równania różniczkowego drugiego lub trzeciego rzędu gdy uwzględnić proces wnikania ciepła do wody. Pamiętając, że jedna stała czasowa grzałki jest kilkakrotnie krótsza od drugiej a zastosowane w stanowisku mieszadło (nr 2 rys. 1) znacznie poprawia odbiór ciepła z grzałki, można ograniczyć opis procesu do inercji II rzędu.

Odpowiedź obiektu na wymuszenie o pewnym czasie trwania można zamodelować inercją pierwszego rzędu z opóźnieniem o ile stany przejściowe po wyłączeniu zasilania grzałki są do pominięcia.

Identyfikacja parametrów obiektu inercyjnego I i II rzędu poprzez zadanie zmiany skokowej (włączenie grzałki) i doprowadzenie do stanu ustalonego jest w omawianym przypadku niewykonalne, gdyż wartość ustalona temperatury przekracza temperaturę wrzenia. Oznacza to, że obiekt jest nieliniowy i metoda identyfikacji skokiem wartości nie może być stosowana. Wyznaczanie stałej czasowej grzania jest zatem utrudnione, a wyznaczone wartości obowiązują w ograniczonym zakresie temperatur.

Zaproponowany opis procesu grzania jako inercji I rzędu z opóźnieniem jest korzystny z dwóch powodów:

• jest dość powszechny i dobrze znany z literatury co daje dobry punkt odniesienia dla doświadczeń realizowanych podczas ćwiczenia,

• umożliwia ujednolicenie formy opisu procesów grzania i chłodzenia.

2. CHŁODZENIE.

Zaproponowany opis procesu chłodzenia wyprowadzono przy założeniu stałych i równych wartości wydajności pomp napełniającej i opróżniającej. Założenie to omówiono wyżej. W tym miejscu należy omówić jego wpływ na chłodzenie.

Jeżeli użyte pompy będą posiadały stałe wydajności ale o różnych wartościach, to m(t) w równaniu (11) nie będzie stała i otrzymamy równanie różniczkowe dwóch zmiennych  i t (temperatury i czasu). Rozwiązanie tak postawionego problemu jest funkcja dwóch zmiennych. Można ją przedstawić jako funkcję zmiennej niezależnej t i parametru q (różnicy wydajności). Uwzględnienie pozostałych wielkości wpływających na wydajności poszczególnych pomp prowadzi do znacznej komplikacji zapisu, którego rozwiązanie analityczne zwykle jest niemożliwe.

2.5. SPRZĘŻENIA SKROŚNE.

Sprzężeniami skrośnymi nazywamy zależności wiążące różne wielkości danego procesu regulacji.

Sprzężeniami skrośnymi naturalnymi nazywamy zależności wynikające z fizycznych właściwości układu regulacji, wynikają one najczęściej z właściwości obiektu. W omawianym ćwiczeniu do tej grupy sprzężeń zaliczyć należy:

1. zmianę temperatury wywołaną dolaniem wody zimnej podczas regulacji poziomu (sytuacja analogiczna jak w punkcie 2.4.- b).

2. zmianę stałej czasowej grzania wywołaną zmianą masy wody. Praca regulatora poziomu (napełnianie i opróżnianie) powoduje uzmiennienie „stałej czasowej grzania” wyrażone funkcją poziomu H:
   oznacza to w konsekwencji równanie różniczkowe o zmiennych parametrach trudne lub niemożliwe do rozwiązania analitycznego.

3. zmianę stałej czasowej chłodzenia wywołaną zmianą masy wody. W wyniku pracy regulatora poziomu masa wody może ulegać znacznym wahaniom zmieniając parametr nazywany wcześniej stałą czasową chłodzenia
   .

4. zablokowanie członu wykonawczego regulatora poziomu podczas chłodzenia. Sytuacja ta jest wynikiem zastosowania jednej pompy napełniającej i jednej opróżniającej, których uruchomienie podczas chłodzenia uniemożliwia regulację poziomu. Sytuacja ta jest trudna do ujęcia równaniem gdyż wyraża zmiany typu skokowego (nieciągłe).

Druga grupa sprzężeń skrośnych wspomniana wcześnie nazywana korekcyjnymi powstaje w wyniku sztucznych sprzężeń pomiędzy elementami składowymi układu regulacji lub wielkościami w nim występującymi. Wprowadzenie takich sprzężeń ma na celu uzyskanie określonych właściwości całego układu. Są one jednym ze środków poprawy dobroci regulacji w układach wielowymiarowych[3], często są wykorzystywane do utrzymania określonych stosunków między wielkościami regulowanymi (np. w celu synchronizacji generatorów elektrycznych pracujących równolegle lub synchronizacji położenia śmigieł samolotu).

Sprzężenia skrośne naturalne odróżnia od korekcyjnych narzucona transmitancja oraz usytuowanie w schemacie blokowym [1].

Rys. 3. Schemat blokowy układów regulacji z ujętymi sprzężeniami.

2.6. Przetworniki pomiarowe.

Istotnym elementem każdego układu automatyki są przetworniki pomiarowe. Ich wpływ na proces regulacji jest szczególnie widoczny w regulatorach cyfrowych gdzie występuje przetwarzanie A/C . W omawianym ćwiczeniu uwypuklono ten problem stosując przetworniki o rozdzielczości 8 bitów. Posiadają one relatywnie dużą niepewność pomiaru, która po naniesieniu na wykres wyników w postaci słupków błędów daje dużą powierzchnię. W efekcie łatwiej dobrać model matematyczny, którego odpowiedź (wyniki symulacji) znajdą się wewnątrz tej powierzchni. Dyskusja zagadnień identyfikacji z uwzględnieniem błędów i niepewności wykracza poza ramy niniejszej instrukcji dlatego została jedynie zasygnalizowana.

2.7. Podsumowanie.

Większość elementów schematu stanowiska (rys. 2) posiada opis w postaci funkcji ciągłej. Wyjątek stanowią komparatory oraz sprzężone z nimi elementy wykonawcze. Konsekwencją nieciągłości elementów jest ich opis wyłącznie w dziedzinie czasu w wyniku czego uzyskanie nawet przybliżonych rozwiązań analitycznych jest bardzo trudne o ile w ogóle jest możliwe. Przykład opisu regulatora jednoparametrowego z dwustanowym elementem wykonawczym przedstawiono w [4].

W celu wyznaczenia rozwiązań układu regulacji omawianego stanowiska lub dalszej jego analizy należy skorzystać z metod numerycznych. Są one wykorzystywane w większości programów symulacyjnych, które mimo pewnych wad posiadają wiele zalet i weszły na stałe do cyklu projektowania układów regulacji.

2.8. Opis programu.

Program realizowany przez komputer umożliwia:

1. Sterowanie „ręczne”

• sterowanie pracą elementów wykonawczych powodujące zmiany wielkości regulowanych,

• zmianę wartości zadanych wielkości regulowanych,

• prezentację aktualnej wartości parametrów obiektu,

• rejestrację czasową przebiegu zmian parametrów obiektu.

2. Sterowanie automatyczne

• zmianę wartości parametrów regulatora (k, T_i, T_d) oraz progów komparatorów (U_g, U_d),

• prezentację aktualnej wartości parametrów obiektu i regulatora,

• rejestrację czasową przebiegu zmian parametrów obiektu i regulatora,

• załączanie i wyłączanie procesu regulacji automatycznej umożliwiające dokonywanie zmian ustawień regulatorów lub zmian parametrów obiektu.

2.9. Algorytm regulacji

Zgodnie z przedstawionym na rys.2 schemacie blokowym w obu torach zastosowano zamknięte układy regulacji z regulatorami typu PID. Wartości zadane każdej z regulowanej wielkości są porównywane w węźle sumacyjnym z jej wartością aktualną (T, H). Sygnał błędu ε przetwarzany jest według algorytmu PID na sygnał sterowania U, którego wartość jest porównywana z wartościami progowymi komparatorów (U_g, U_d). W zależności od wyniku porównania są załączane lub wyłączane odpowiednie elementy wykonawcze (grzałka, pompa napełniająca lub/i opróżniająca) .

Algorytm PID został zrealizowany jako krokowy tzn. kolejna wartość: sygnału sterowania U jest wyliczana dla dyskretnych chwil czasu z uwzględnieniem aktualnych w tych chwilach wartości wielkości regulowanych. Wartość sterowania jest utrzymywana przez odcinek czasu równy korkowi (wartość ustawiona domyślnie na 3 sekundy). Równanie opisujące omawiany algorytm ma postać:

(17)

gdzie: n - numer kolejnego kroku czasowego,

Δt - długość kroku czasowego,

• - wyznaczona wartość błędu regulacji,

j - początkowy wyraz sumy (j=n-c),

c - liczba wyrazów sumowanych (całkowanych)

Jak łatwo zauważyć przedstawiony algorytm regulacji jest przedstawieniem transmitancji regulatora PID w postaci dyskretnej (kwantowanie czasu). W podobny dyskretny sposób można przedstawić pozostałe elementy torów głównych z wyjątkiem komparatorów i elementów wykonawczych, które nie posiadają opisu postaci transmitancji.

3.0. Program ćwiczenia

3.1. Wyznaczanie parametrów obiektu

Wybierając opcje sterowanie ręczne z głównego menu należy dokonać rejestracji odpowiedzi skokowych w obu torach regulacji:

• ustawić odpowiednie początkowe wartości regulowanych wielkości (dla poziomu jest to wartość minimalna, dla temperatury jest to wartość poniżej 20°C

• zadać skok odpowiedniej wielkości wejściowej: napełnianie, opróżnianie ,grzanie i chłodzenie. Rejestrację można powtórzyć; dla innych wartości początkowych.

Uwaga: Przed badaniem toru regulacji temperatury ustawić wartość poziomu podaną przez prowadzącego gdyż stałe czasowe zależą od wartości poziomu.

3.2 Badanie procesu regulacji

Realizowane po wybraniu opcji „sterowanie Automatyczne".

1. na podstawie zarejestrowanych w poprzednim punkcie odpowiedzi dobrać wstępnie typ regulatora i jego nastawy,

2. przeprowadzić regulacje obserwując oddzielnie każdy z torów: wymaga to takich nastaw w torze sąsiednim aby jego praca nie zakłócała toru obserwowanego tzn. aby wpływ sprzężeń skrośnych się nie ujawnił,

3. przeprowadzić regulacje obserwując łącznie oba tory wprowadzając w razie potrzeby odpowiednie zakłócenia aby praca regulatorów była widoczna,

4. przeprowadzić regulacje przy tych samych nastawach lecz większym kroku czasowym,

5. przeprowadzić regulacje w obu torach jednocześnie (dla dwu wartości kroku czasowego,

6. przeprowadzić regulacje przy innych nastawach regulatorów i zaobserwować wpływ zmian nastaw na proces regulacji,

7. dokonać korekt nastaw regulatora poprawiających jakość regulacji na podstawie zaobserwowanych wcześniej procesów.

4. Sprawozdanie

Sprawozdanie powinno zawierać następujące elementy:

• krotki opis obiektu i układu regulacji (schemat blokowy),

• uzyskane odpowiedzi skokowe dla poszczególnych torów,

• wartości parametrów obiektu wyznaczone na podstawie uzyskanych odpowiedzi skokowych wraz z uzasadnieniem wybranego przez siebie sposobu opisu,

• wykresy dla poszczególnych procesów regulacji,

• wnioski dotyczące badanego obiektu i realizowanych procesów regulacji.

5. Pytania kontrolne

1. Jak wyznacza się optymalne wartości nastaw regulatora PID na podstawie odpowiedzi skokowych obiektu ?

2. Czy przy wyznaczaniu odpowiedzi skokowych dla wyznaczania nastaw regulatora PID należy brać pod uwagę tylko obiekt regulacji, czy także elementy wykonawcze ?

3. Czy parametry badanego w ćwiczeniu obiektu zależą od aktualnych wartości regulowanych wielkości ?

4. Czy badany układ regulacji jest układem nieliniowym ?

5. Czy badany układ regulacji jest układem astatycznym ?

6. Jaki wpływ ma dobór długości kroku czasowego przy regulacji cyfrowej ?

7. Jakie kryteria pozwalają ocenić jakość regulacji ?

8. Co można powiedzieć o stabilności badanego układ ? Od czego ona zależy ?

Literatura.

• Mrozowski W.T.: Wielowymiarowe układy regulacji. WNT, Warszawa, 1974.

• Pułaczewski J.: Szacka K. Manitus A. Zasady automatyki. WNT, Warszawa, 1974.

• Mitkowski W.: Stabilizacja systemów dynamicznych. WNT, Warszawa, 1991.

• Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WsiP, Warszawa, 1986.

• Mitkowski W.: Systemy dynamiczne. WWEIIE AGH, Krzków, 2000

Jako układ należy rozumieć wszystkie ciała zawarte wewnątrz rozważanej przestrzeni - zbiornik wodny.

Jako układ regulacji rozumieć należy obiekt wraz z regulatorem. Dlatego właściwości obiektu są właściwościami układu regulacji. Twierdzenie odwrotne nie jest prawdziwe

Przetwornik pomiarowy w kontekście regulatorów cyfrowych rozumiany jest jako przetwornik wielkości fizycznej wejściowej na reprezentującą ją liczbę i zawiera jako jeden z członów przetwornik A/C.

5

q_z

P_d

q_d

1

2

3

Zasobnik

Obiekt regulacji

Legenda

1 - pompa napełniająca

2 - mieszadło

3 - pompa opróżniająca

P_d- grzałka

Elementy torów regulacji realizowane programowo DDC

Elementy torów występujące fizycznie

Przetwornik pomiarowy

poziomu

Tor regulacji poziomu

ε

H_z

+

-

H

OBIEKT

REGULACJI

Pompa

napełniająca

Pompa

opróżniająca

Komparator

U<U_d ⇒ 1

U>U_d ⇒ 0

Komparator

U>U_g ⇒ 1

U<U_g ⇒ 0

Regulator

PID

K_p, T_i, T_d

Tor regulacji temperatury

Przetwornik pomiarowy

temperatury

ε

T_z

+

-

T

OBIEKT

REGULACJI

Grzałka

Pompy

opróżniająca

i

napełniająca

Komparator

U<U_d ⇒ 1

U>U_d ⇒ 0

Komparator

U>U_g ⇒ 1

U<U_g ⇒ 0

Regulator

PID

K_p, T_i, T_d

Przetwornik pomiarowy

poziomu

Tor regulacji poziomu

ε

H_z

+

-

H

k•τ

Pompa

napełniająca

Pompa

opróżniająca

Komparator

U<U_d ⇒ 1

U>U_d ⇒ 0

Komparator

U>U_g ⇒ 1

U<U_g ⇒ 0

Regulator

PID

K_p, T_i, T_d

Tor regulacji temperatury

Przetwornik pomiarowy

temperatury

ε

T_z

+

-

T

-k•τ

Regulator

PID

K_p, T_i, T_d

Komparator

U>U_g ⇒ 1

U<U_g ⇒ 0

Komparator

U<U_d ⇒ 1

U>U_d ⇒ 0

Pompy

opróżniająca

i

napełniająca

Wydłużenie

Skrócenie

stałych czasowych

Zmniejszenie temperatury

Grzałka

---