TEMA: Regulatoare automate

Lecție creată de prof. Tatiana Bălășoiu

MODULUL: Sisteme de automatizare

Captarea atenției

Accesați link-urile:

http://www.atp.ruhr-uni-

bochum.de/DynLAB/dynlabmodules/Examples/WhatIsControl/

WaterLevel4.html

http://www.atp.ruhr-uni-

bochum.de/DynLAB/dynlabmodules/Examples/WhatIsControl/

WaterLevel5.html

Analizați exemplele prezentate.

Ținând seama de schema bloc a unui sistem de reglare

automată, identificați părțile componente ale instalațiilor

prezentate corespunzătoare blocurilor funcționale ale

schemei.

Constă în obținerea unei dependențe între mărimea de ieșire din

instalația tehnologică y și mărimea de intrare i prin comparația

acestor mărimi sau a unor funcții de aceste mărimi.

Rezultatul acestei comparații este eroarea ε.

Eroarea ε este prelucrată de regulatorul automat pentru a realiza

comanda corespunzătoare a surselor de energie necesare

celorlalte elemente ale sistemului de reglare automată.

Dependența între mărimile y și i se obține prin dependența pe

care o realizează blocul de reglare între mărimea de comandă, u

și eroarea ε.

Regulatorul automat prelucrează eroarea ε, furnizând mărimea

de comandă u care aplicată elementului de execuție, asigură

mărimea de intrare în proces și, prin aceasta, modificările

necesare în funcționarea instalației tehnologice.

Scopul reglării automate

... răspundeți la următoarele întrebări:

1. Precizați operația matematică prin intermediul căreia se

realizează comparația între mărimea de ieșire din instalația

tehnologică y și mărimea de intrare i.

2. Cum se numește mărimea de intrare în regulatorul automat?

3. Cum se numește mărimea de ieșire din regulatorul automat?

4. Știind că rezultatul comparației între mărimea de ieșire y și

mărimea de intrare i este eroarea ε, precizați în ce condiții apare

acest semnal într-un sistem de reglare automată.

Dacă ați înțeles ...

... eroarea ε apare numai atunci când, datorită acțiunii perturbațiilor,

mărimea de ieșire din instalația tehnologică y diferă față de mărimea

de intrare i, respectiv de mărimea de referință sau mărimea prescrisă.

... semnalul u (mărimea de comandă):

• asigură mărimea de intrare în proces, făcând astfel posibile

modificările necesare în funcționarea instalației tehnologice;

• are ca scop anularea efectului perturbațiilor p asupra

instalației tehnologice.

Perturbațiile sunt de două tipuri principale:

• aditive, care modifică mărimea de ieșire y, fără a provoca

modificări ale parametrilor instalației tehnologice;

• parametrice, care, înafară de mărimea de ieșire y, modifică și

anumiți parametri ai procesului tehnologic.

Așadar ...

ECP – element de comparație principal; ER – element de prescriere a

referinței; ECS – element de comparație secundar; A – amplificator; RC – rețea

de corecție; EA – element de acordare;

y – mărimea de ieșire din instalația tehnologică; i – mărimea de intrare

(mărimea de referință sau mărimea prescrisă); ε – eroarea obținută în urma

comparației dintre y și i, rR – reacție secundară; ε1 – eroarea obținută în urma

comparației dintre ε și rR; u – mărimea de comandă

Structura de bază a regulatorului automat

Se observă că regulatorul automat

înglobează și funcția de comparație a

mărimii de referință i, cu mărimea de

reacție din proces y, prin intermediul

blocului de comparație principal ECP,

care furnizează intern, la intrarea

amplificatorului A, eroarea ε.

Structura de bază a regulatorului automat

Pentru a particulariza o anumită dependență funcțională între u și ε,

amplificatorul este prevăzut cu o reacție negativă, introdusă de o rețea de

corecție RC ce stabilește astfel legea de reglare. Eroarea ε a sistemului

automat este comparată în permanență cu ieșirea rețelei de corecție rR,

denumită reacție secundară, rezultatul acestei comparații fiind amplificat,

conform relației: u = KA.ε1 = KA.(ε – rR)

Regulatorul mai poate conține și un element de prescriere a referinței, ER.

Parametrii regulatorului se pot modifica printr-o acțiune de ajustare externă

asupra lui RC, prin intermediul elementului de acordare EA.

... precizați rolul îndeplinit de fiecare dintre blocurile funcționale din

structura regulatorului automat:

ECP –

RC –

ECS –

A –

ER –

EA –

Dacă ați înțeles ...

În funcție de sursa de energie exterioară solicitată de regulatoarele

automate, există:

regulatoare directe, atunci când nu este necesară o sursă de

energie exterioară, transmiterea semnalului realizându-se pe

seama energiei din proces, preluată de traductorul de reacție;

regulatoare indirecte, care folosesc o sursă de energie exterioară.

Regulatoarele indirecte realizează performanțe de

reglare superioare celor directe.

Clasificarea regulatoarelor automate

În funcție de agentul purtător de energie, există:

regulatoare electronice, la care mărimile de intrare ε și de ieșire u

sunt de natură electrică (curenți sau tensiuni);

regulatoare pneumatice, la care mărimile de intrare ε și de ieșire u

sunt presiuni de aer;

regulatoare hidraulice, la care intrarea ε este o deplasare, iar

ieșirea u este presiunea unui lichid.

În funcție de viteza de răspuns a procesului condus, există:

regulatoare pentru procese rapide, folosite pentru reglarea

mărimilor din instalații tehnologice care au constante de timp mai

mici decât ordinul secundelor;

regulatoare pentru procese lente, pentru conducerea instalațiilor

tehnologice cu constante mai mari decât 10 secunde.

Clasificarea regulatoarelor automate

În funcție de structura constructivă, există:

regulatoare unificate, la care atât mărimea de intrare ε, cât și cea

de ieșire u, au aceeași natură fizică și aceeași gamă de variație.

regulatoare specializate, destinate în exclusivitate reglării unei

singure mărimi specifice dintr-o instalație tehnologică; au o

construcție specială.

Regulatoarele unificate prezintă avantajele tipizării și

al interschimbabilității (elementele componente pot fi

conectate în mod diferit) și permit reglarea mărimilor

de natură fizică diferită.

Semnalele unificate, pot fi de tipul: 0,2 ... 1,0 kgf/cm2, 2

... 10 mA c.c., 1 ... 5 mA c.c., 0 ... 0,5 V c.a., pentru

procese lente și –10 ... 0 ... +10 V c.c., –5 ... 0 ... +5 mA

c.c., pentru procese rapide.

Clasificarea regulatoarelor automate

În funcție de tipul acțiunii realizate, există:

regulatoare cu acțiune continuă, la care eroarea ε și comanda u

variază continuu în timp;

regulatoare cu acțiune discretă, la care mărimea de ieșire u este

formată dintr-o succesiune de impulsuri, mărimea de intrare

(eroarea), fiind o mărime continuă.

În funcție de legea de dependență între intrare și ieșire,

regulatoarele cu acțiune continuă fi liniare sau neliniare.

Regulatoarele continue liniare pot fi de tip P, I, PI, PD,

PID, iar cele neliniare pot fi bipoziționale și tripoziționale.

Impulsurile de la ieșirea regulatoarelor cu acțiune

discretă pot fi modulate în amplitudine sau durată sau

pot fi codificate, în acest ultim caz, regulatorul discret

fiind de tip numeric.

Clasificarea regulatoarelor automate

Scrieți litera corespunzătoare răspunsului corect:

1. Mărimea de intrare în regulatorul automat se numește:

a) mărime de referință; b) mărime de comandă;

c) mărime de reacție; d) mărime de reglare.

2. Clasificarea regulatoarelor automate în continue și discrete se face în

funcție de:

a) tipul acțiunii realizate; b) agentul purtător de energie;

c) structura constructivă; d) sursa de energie exterioară.

3. Regulatoarele automate destinate reglării unei singure mărimi specifice

dintr-o instalație tehnologică se numesc:

a) regulatoare numerice; b) regulatoare liniare;

c) regulatoare electronice; d) regulatoare specializate.

4. Legea de reglare a regulatorului automat este stabilită de:

a) rețeaua de corecție; b) elementul de acordare;

c) amplificator; d) elementul de comparație principal.

Verificați-vă cunoștințele!

Ce „eroare” ați obținut?

ε = 0; EXCELENT! ε = 1; FOARTE BINE!

ε = 2; BINE! ε = 3; MAI CITIȚI LECȚIA!

ε = 4; FIȚI MAI ATENȚI!

Autoevaluare