STRUCTURA GENERAL A UNUI SISTEM DE REGLARECONDUCEREn orice sistem de conducere, n particular, de conducere automat, se deosebesc urmatoarele patru elemente interconectate ca n Fig.1.1.1. :a. Obiectul condus (instalaia automatizat)b. Obiectul conductor (dispozitivul de conducere)c. Sistemul de transmitere i aplicare a comenzilor (deciziilor)d. Sistemul informatic (de culegere si transmitere a informaiilorprivind obiectul condus).

SISTEME DE REGLARE CONVENIONAL (SRC)

Structura SRC

Prin sistem de reglare convenional (SRC) se nelege un sistem de reglare automat cu o singur intrare, o singura ieire la care informaia despre realizarea programului de reglare este exprimat numai prin eroarea (abaterea) sistemului ca diferena ntre mrimea impus si mrimea de reacie.Structura general a unui sistem de reglare convenional este prezentat nFig.1.2.1. unde se evideniaz denumirea elementelor i mrimilor componente.

Prin diferite exemple concrete se va ilustra modul de funcionare a unuiastfel de sistem precum i modul de deducere a schemei bloc pornind de laschema funcional a sistemului.

Elementele componente ale unui SRCa. Instalaia tehnologic (IT): Reprezint obiectul supus automatizrii ncare mrimea de ieire yIT este mrimea care trebuie reglat iar mrimea deexecuie este una din mrimile de intrare aleas ca mrime de comand a ieirii.Restul mrimilor de intrare, care nu pot fi controlate n aceast structur captstatutul de perturbaii.Alegerea mrimii de execuie se face pe baza urmatoarelor criteriiprincipale:- posibilitatea modificrii ieirii n domeniul cerut cnd perturbaiileacioneaz n limite cunoscute;posibilitatea modificrii ei printr-un element de execuie convenabil; respectarea unor considerente tehnologice

Dependena intrare-ieire prin model liniar este exprimat de relaia

Unde

Este functia de transfer a instalatiei in raport cu marimea de comanda.Elementul de execuie (EE): Realizeaz legatura ntre regulator iinstalaia tehnologic avnd mrimea de intrare UEE identic cu mrimea deieire din regulator YR i mrimea de ieire YEE identic cu mrimea de intraren instalaia tehnologicn cazul liniar realizeaz relaia

Cu funcia de transfer HEE(s)Traductorul (Tr). Convertete mrimea fizic reglat ntr-o mrime r, denumit mrime de reacie, avnd aceeai natur cu mrimile din blocul regulator. n cazul liniar realizeaz relaia

Cu functia de transfer HTr

Regulatorul (R): Ca i component a SRA reprezint elementul care prelucreaz eroarea e(t) =(t) i realizeaz mrimea de comand YR n conformitate cu o aa numit lege de reglare prestabilit n scopul ndeplinirii sarcinii fundamentale a reglrii: anularea erorii sistemului.e. Dispozitivul de prescriere (DP):Realizeaz mrimea impus v compatibil cu mrimea de reacie r . Acest bloc poate fi realizat ntr-un dispozitiv separat sau inclus n blocul regulator

Noiuni fundamentale n SRCSe definesc urmtoarele noiuni:1. Circuitul direct: Circuitul direct este constituit din ansamblulelementelor cuprinse ntre abaterea i marimea reglatYIT. Pentru sisteme liniare este caracterizat prin aa numita funcie de transfer n circuit direct

2. Circuitul deschis: Circuitul deschis este constituit din elementele cuprinse ntre eroare i mrimea de reacie, pentru sistemele liniare fiind caracterizat prin aa numita funcie de transfer n circuit deschis

ntotdeauna se consider c un sistem "se deschide" ntrerupnd circuitulinvers de la mrimea de reacie r.

Partea fix (fixat) a sistemului: Partea fix (fixat) a sistemului este constituit din elementele care n procesul de sinteza a SRA se dau ca date iniiale. Partea fix este constituit din: instalaia tehnologic, elementul de execuie i traductorPentru sisteme liniare, este utilizat funcia de transfer a prii fixe

astfel c funcia de transfer n circuit deschis este

Relaii n SRCConsidernd perturbaiile deplasate la ieire, structura din Fig.8.2.2. este echivalent cu structura din Fig.8.2.4.

SIMBOLIZAREA SISTEMELOR DE REGLARE AUTOMAT

Pentru reprezentare grafic a soluiei de automatizare a unei instalaii tehnologice se folosesc aa numitele "scheme de automatizare" n particular "scheme de reglare". Schema de automatizare reprezint schema de principiu a sistemului automat respectiv. Se reamintete c schema de principiu (denumit uneori i schem de funcionare sau tehnologic) constituie o form grafic de reprezentare a unui sistem n care se folosesc norme i simboluri specifice domeniului cruia i aparine obiectul fizic astfel nct s se neleag funcionarea acelui sistem.ntr-o schem de automatizare se reprezint: 1.Instalaia tehnologic prin schema sa de principiu2.Elementele de automatizare (traductoare, elemente de execuie, regulatoare, nregistratoare, etc.) se reprezint prin simboluri specifice.

Simbolizarea elementelor de msur, reglare i comandAceste elemente se reprezint prin cercuri n care se nscriu dou iruri de simboluri {x},{y} formate din litere i cifre. n irul {x}, primul simbol este o liter care exprim natura mrimii asupra creia se efectueaz operaia de msurare (inclusiv indicare sau nregistrare), reglare sau comand.

Simbolizarea elementelor de execuieCele dou componente ale unui element de execuie, amplificarorul de putere i organul de acionare (organul de reglare) se reprezint astfel :1) : Amplificator de putere n general.4) : Robinet acionare cu 2 ci

Simbolizarea elementelor de calcul i specialePentru simbolizarea operaiilor de calcul efectuate asupra unor mrimi, aparatele respective se reprezint exact ca n cazul elementelor de msurare, reglare i comand, avnd ns reprezentat alturi un dreptunghi n care se nscrie simbolul intuitiv al operaiei efectuate

Element integrator ( Lege de tip I ).

Componenta integrala, exprimat prin constanta de timp de integrare Ti determin o comand proporional cu integrala erorii sistemului din care cauz, un regim staionar este posibil numai dac aceast eroare este nul. Existena unei componente I ntr-o lege de reglare este un indiciu clar c precizia sistemului n regim staionar (dac se poate obine un astfel de regim) este infinit. n regim staionar, de cele mai multe ori componenta I determin creterea oscilabilitii rspunsului adic reducerea rezervei de stabilitate.1. Relaia intrare-ieire

Relaia intrare-ieire n domeniul timp este dat de ecuaia diferenial

1. Funcia de transfer

Funcia de transfer este

unde: Kr = factorul de proporionalitate, KR= [Y]/[U],Ti = constanta de timp de integrare [Ti ] = sec.

1. Rspunsul la intrare treaptRspunsul la intrare treapt u(t) = U *1(t - t0 ) este,

De notat c panta unui element integrator depinde de valoarea total a intrarii, nu de variaia acesteia.

Element proporional integrator (Lege de tip PI)

1. Relaia intrare-ieireRelaia intrare-ieire n domeniul timp este exprimat prin ecuaia diferenial

1. Functia de transfer

KR = factorul de proporionalitate , [K R]= [Y]/[U]Ti = constanta de timp de integrare , [Ti ] = sec.

1. Caracteristicile Bode:Caracteristicile amplitudine-pulsaie A( ) i faz-pulsaie_ ( ),

Structura n care se evideniaz cele dou componente P i I este dat n Fig.1.4.9

1. Raspunsul la intrare treapta

Element derivator ideal (Lege de tip D-ideal)

Componenta derivativ, exprimat prin constanta de timp de derivare Tddetermin o comand proporional cu derivata erorii sistemului. Din aceastcauz, componenta D realizeaz o anticipare a evoluiei erorii permindrealizarea unor corecii care reduc oscilabilitatea rspunsului. Nu are nici-unefect n regim staionar.

1. Relaia intrare-ieire

Relaia intrare-ieire este

unde :Kr reprezint factorul de proporionalitate , [Kr ]= [Y]/[U]Td reprezint constanta de timp de derivare

1. Funcia de transferFuncia de transfer este

H(s) = Kr Td * s

1. Caracteristicile BodeCaracteristicile Bode sunt definite prin,

1. Raspunsul la intrare rampRaspunsul la intrare ramp , reprezentat n Fig.1.4.13. este,

Element Proporional derivator ideal (Lege de tip PD-ideal)

1. Relaia intrare-ieire:

Relaia intrare-ieire:

1. Funcia de transfer:

Funcia de transfer:

H(s) = Kr (Tds +1)

este caracterizat prin:Kr = factor de proporionalitateTd = constanta de timp de derivare

1. Caracteristicile BodeCaracteristicile Bode: definite prin,

Raspunsul la intrare ramp : este prezentat n Fig.1.4.15.

Element proporional integrator derivator ideal (Lege de tipPID-ideal)

1. Relaia intrare-ieire Relaia intrare-ieire:

IPD

1. Funcia de transfer

Funcia de transfer

KR = factorul de proporionalitateTi = constanta de timp de integrareTd = constanta de timp de derivare

1. Functia indiciala

1. Caracteristicile Bode

Fig 1.4.26

Fig 1.4.27

INDICATORI DE CALITATE SI PERFORMANTE IMPUSESISTEMELOR DE REGLARE AUTOMAT

Prin indicator de calitate (IC) al unui sistem se nelege o msur a calitiievoluiei acelui sistem.De obicei, indicatorii de calitate se exprim prin valori numerice.De exemplu, eroarea staionar de poziie, notat , a unui sistem de reglare atemperaturii este un numr ce exprim diferena dintre valoarea dorit atemperaturii i cea realizat de sistem, n regimul staionar provocat de variaiatreapt a mrimii de referin.Prin performan a unui sistem, raportat la un indicator de calitate ICi , seinelege o relaie de inegalitate (n particular egalitate) Pi , impus aceluiindicator de calitate.O mulime de performane P {P1,..,Pi ,..,Pn} definete o problem desintez. Fiecare component Pi se refer la un anumit indicator de calitate ICi .Prin numrul i felul performanelor alese n P se definete scopulprocedurii de sintez adic determinarea unui sistem S a crui evoluie sndeplineasc toate performanele definite n problema de sintez P .Se spune c un sistem S corespunde (satisface) setului de performane Pdac evoluia sa determin valori pentru indicatorii de calitate alei n P astfelnct fiecare performan Pi ,i 1...n , este ndeplinit.Se definete S S(P) mulimea sistemelor generate de P .S S(P) {S| S satisface P }denumit clasa sistemelor satisfctoare n raport cu P .Dac S S(P) este vid, nseamn c setul P este formulat nerealist.Dac setul P are un singur element nseamn c problema de sintez este strict determinat.Dac S S(P) are mai multe elemente, atunci ca i soluie S* a problemei de sintez se alege la ntmplare un element din S S(P) sau se impun criterii suplimentare de alegere a unui anumit element S din S S(P).

Exist doua categorii de indicatori de calitate

Indicatori de calitate sintetici de calitate, denumii i indicatori tehnici de calitate, care definesc (msoar) anumite atribute ale rspunsului sistemului la intrri tip: impuls, treapt, ramp, semnale armonice (prin caracteristicile de frecven pe care le definesc) sau ale rspunsului sistemului la stare iniiala nenul.- Indicatori globali de calitate care msoar comportarea global a sistemuluipe un interval de timp finit sau infinit.n sistemele de reglare automat sunt utilizate frecvent urmtoarelecategorii de atribute ale evoluiei unui sistem, exprimate prin indicatori sinteticide calitate care msoara:1. Precizia sistemului in regim staionar: erorile staionare determinate devariaia mrimii impuse: ,1,2 sau de variaia unei perturbaii pk : pk ,factorii generali de amplificareKp,Kv,Ka .

2. Rezerva de stabilitate a sistemului care exprim precizia n regimdinamic: suprareglajul ; abatere maxim , gradul de amortizare i ;lrgimea de faz ; vrful caracteristicii amplitudine pulsaie Am , rezerva de amplitudine Ap .3. Viteza de rspuns a sistemului: durata regimului tranzitoriu tr , timpul de cretere tr ; timpul de ntrziere td ; banda de pulsaieb .

Indicatorii globali de calitate se exprim prin integrale (n cazulsistemelor continuale) sau prin sume (n cazul sistemelor discrete n timp), notai generic prin litera I.Cei mai des utilizai sunt indicatorii patratici (sau care pot fi echivaleni cu indicatori patratici) n primul rnd pentru c permit obinerea unor soluii analitice pentru o gam mai larg de sisteme, de exemplu, sisteme liniare variabile n timp (SLVT).Performanele se definesc prin condiia ca aceste integrale I (sume n cazul sistemelor discrete) s aib valoare minim n unele probleme sau valoare maxim n alte probleme.

Indicatori de calitate i performane care masoar calitateasistemului n regim tranzitoriu

Se definesc n regimul tranzitoriu provocat de variaia, cel mai frecventtreapt, a mrimii impuse sau a unei perturbaii. Ei se pot grupa n doucategorii dup cauza care a determinat regimul tranzitoriu:1. Indicatori definii pe rspunsul n regim tranzitoriu provocat de variaiatreapt a mrimii impuse.2. Indicatori definii pe rspunsul n regim tranzitoriu provocat de variaiatreapt a unei perturbaii.

5.4.1.Indicatori de calitate i performane definii pe rspunsul nRegim tranzitoriu provocat de variaia treapt a mrimii impuseSe consider un astfel de rspuns, reprezentat n variaii ca n Fig.5.28.unde,

Se definesc urmtorii indicatori de calitate:f) Suprareglajul Este unul din cei mai utilizai indicatori de calitate pentru caracterizarearegimului tranzitoriu al unui SRA.Suprareglajul reprezint depirea maxim de ctre mrimea deieire a valorii sale staionare care apare n urma regimului tranzitoriuprovocat de variaia treapt a mrimii impuse.Suprareglajul, n limba engleza "maximum overshoot", exprim preciziasistemului de reglare n regimul tranzitoriu provocat de mrimea impus, fiindconsiderat i o masur a rezervei de stabilitate a sistemului.Se definete prin relaia,

Suprareglajul se poate determina i din extremul absolut al regimuluitranzitoriu respectiv, folosind valoarea maxim dac y()>0 i valoareaminim dac y()=W4, X=X3Daca ((W>=W1)&(W=_W1) & (W