002

Układy regulacji i sterowania kl.4T 2

Urządzenie lub zespół urządzeń, w których przebiega interesujący nas proces technologiczny nazywamy obiektem regulacji.

Obiekt regulacji jest to pojęcie bardzo ogólne - obiektem regulacji może być: silnik spalinowy, silnik elektryczny, prądnica, układ hamulcowy, układ przeniesienia napędu, układ zawieszenia, układ kierowniczy, układ klimatyzacji itp.

Wielkość regulowana jest to wielkość fizyczna, która najbardziej odzwierciedla przebieg procesu i której wartość należy utrzymać na określonym poziomie (stałym lub zmieniającym się), aby proces (np. spalania w silniku i narastania ciśnienia lub hamowania itp.) przebiegał prawidłowo.

Wielkością regulowaną Naprzykład może być: ciśnienie, prędkość obrotowa, kąt obrotu itp.

Często zdarza się, że w jednym obiekcie jest kilka wielkości regulowanych.

Urządzenie pomiarowe - mierzy wartość wielkości regulowanej.

Sygnał wyjściowy z urządzenia pomiarowego stanowi dla układu regulacji informację, jaka jest wartość rzeczywista w danej chwili, czyli jaka jest wartość wielkości regulowanej.

Regulator (sterownik ECU w samochodzie) centralne urządzenie układu regulacji, w którym następuje porównanie wartości rzeczywistej z wartością zadaną i wytworzenie sygnału oddziałującego na obiekt w taki sposób, aby różnicę między wartością rzeczywistą a wartości a zadaną sprowadzić do zera. Sprzężenie zwrotne - pojęciem tym jest określane oddziaływanie wsteczne (zwrotne) wielkości regulowanej na wielkość regulującą.

W układach regulacji ręcznej obwód sprzężenia zwrotnego zamyka się przez człowieka, w układach regulacji automatycznej - przez urządzenie, które nazywa się regulatorem,

W układzie regulacji silnika sprzężeniem zwrotnym jest sonda X.

Wartość zadana - wartość pożądana wielkości regulowanej wytwarzana jest przez nadajnik wartości zadanej, który często stanowi część regulatora.

Zadaniem układu regulacji jest utrzymanie wartości wielkości regulowanej możliwie zbliżonej do wartości żądanej, która będzie gwarantowała najkorzystniejszy przebieg procesu technologicznego np. w silniku procesu spalania i wywiązywania ciepła w czasie (dynamiką zmian energii cieplnej jest temperatura) tak, aby zawartość składników toksycznych w spalinach była jak najmniejsza, a narastanie ciśnienia, które jest funkcją temperatury w czasie było odpowiednio długie - wówczas praca silnika będzie „miękka".

Oddziaływanie regulatora na przebieg procesu technologicznego odbywa się za pośrednictwem urządzenia wykonawczego.

W urządzeniu wykonawczym możemy wyodrębnić element nastawczy i siłownik.

Element nastawczy steruje wartością wielkości fizycznej, która nazywana jest wielkością sterującą (nastawiającą).

Wielkością sterującą może być czynnik mający decydujący wpływ na przebieg sterowania procesu technologicznego. Najczęściej czynnikiem tym jest strumień masy (masa czynnika przepływająca w jednostce czasu) lub energia, dlatego najczęściej spotykanym elementem nastawczym jest zawór. Siłownik zapewnia uzyskanie niezbędnej siły do przestawiania elementu nastawczego.

W układach, w których zmiana wielkości sterującej dokonuje się inaczej niż przez zmiany położenia elementu mechanicznego, miejsce siłownika zajmuje wzmacniacz mocy. Tak jest np. w serwomechanizmach (podciśnieniowy układ wspomagania hamulca hydraulicznego, podciśnieniowy układ wyprzedzenia kąta zapłonu w silnikach ZI).

Nazwa serwomechanizm zawiera pochodną słowa łacińskiego serwus - sługa niewolnik.

Zakres stosowania serwomechanizmów jest bardzo szeroki, są one stosowane wszędzie tam gdzie wymagane jest ustawianie lub przesuwanie elementów urządzeń z dużą dokładnością, zgodnie z sygnałem zadającym.

Sygnały wartości zadanej w serwomechanizmach są sygnałami zmiennymi w czasie. Zadaniem serwomechanizmu nie jest utrzymanie stałego położenia jakiegoś elementu, ale takie przesuwanie go, aby zmiany jego położenia nadążały za zmianami sygnału wartości zadanej (sygnału sterującego). Serwomechanizmy nazywane są układami nadążnymi, albo układami śledzącymi.