Dinamika és szabályozás
 |
 |
 |
 |
 |
|---|
A visszacsatolt szabályozókra mindenütt vannak példák. A visszacsatolt vezérlőrendszer 3 alapvető eleme van:
- Működtető, amely manipulál és cselekvést vált ki
- Az érzékelő, amely méri a választ
- A vezérlő, amely a mérés hatására beállítja a működtetőt
A vezérlő megkapja az érzékelő mérését, és összehasonlítja azt a célértékkel (set point), hogy meghatározza, milyen beállítás szükséges a működtetőhöz. Egyes működtetőelemek binárisak, mint például ON/OFF, míg mások folyamatosak, mint például a százalékos nyitottság (0-100%). Az alábbiakban bemutatunk néhány példát a visszacsatolásos vezérlőkre.
1. példa: Épület hőmérséklet-szabályozása
A vezérlő egyik jól ismert példája egy épület téli hőmérséklet-szabályozása, amely tartalmaz egy fűtőberendezést (működtető), egy érzékelőt (hőmérséklet-termisztor) és egy vezérlőt (termosztát). A vezérlő bekapcsolja a fűtést, amikor a hőmérséklet egy bizonyos szint alá csökken, és kikapcsolja a fűtést, amikor a hőmérséklet egy bizonyos szint fölé emelkedik. A zavaró változó lehet a külső levegő hőmérsékletének változása vagy a beltéri hőmérsékletnek egy ajtónyitás miatti változása.
| Elem | Hőmérsékletszabályozás |
| Aktor | Szelep vagy kapcsoló a fűtőberendezésben, Tüzelőanyag a kemencébe |
| Szabályozó beállítási pontja | Kívánt belső hőmérséklet |
| Szenzor | Hőmérsékletérzékelő, például termoelem vagy termisztor |
| Zavar | Ajtók nyitása, szél, külső hőmérséklet |
Példa 2: Gépkocsi sebességszabályozó
Gondoljunk egy automata sebességszabályozóval ellátott gépkocsira. A vezető beállíthatja a vezérlő sebességbeállítási pontját. A vezérlő a sebességmérő leolvasásának (érzékelő) változásaira reagálva állítja be a gázpedál helyzetét (működtető). A zavaró változó lehet egy közeledő domb vagy szél, amely a sebességnek a kívánt beállítási ponttól való eltérését okozná.
| Element | Cruise Control |
| Actuator | Gaspedál pozíció, Üzemanyag a motorba |
| Szabályozó beállított pontja | Vágyott sebesség (mph vagy km/sec) |
| Szenzor | Tempométer, mért sebesség |
| Havaria | Dombok, szél, más autók |
Folyamatvázlat
A folyamatvázlat kiegészíthető körökkel, amelyekből kiderül az adó vagy a vezérlő típusa.
A kör nevében két betű jelzi a mért mennyiséget és azt, hogy jeladóról vagy szabályozóról van-e szó.
| Mérőeszköz (1. betű) | Megnevezés |
| A | Analizátor (mól vagy tömegfrakció) |
| C | Koncentráció |
| F | Áramlás |
| I | Áramlás |
| L | Szint |
| P | nyomás |
| R | ellenállás |
| S | Sebesség |
| T | Hőmérséklet |
| V | Vibráció |
| X | Egyéb |
| Készülék (2. betű) | Megnevezés |
| C | Controller |
| E | Element |
| I | Indikátor |
| M | Motor |
| S | Kapcsoló |
| T | Transzmitter/Transzducer |
| V | Szelep |
| X | Egyéb |
| Z | Biztonsági berendezés |
A fenti diagramon FT=Áramlásváltó, PT=nyomásjeladó, PC=nyomásszabályozó, FC=áramlásszabályozó és FT=áramlásjeladó. Az FT/FC és a PT/PC egyaránt visszacsatolási hurkot alkot, mivel ugyanazt a mennyiséget mérik és szabályozzák. Az FC a fenti PC-től kap egy beállítási pontot, hogy két visszacsatolási hurokból álló kaszkádszabályozót hozzon létre. A felső FT egy nyomászavart mér, és egy előrecsatolási elemet biztosít a nyomásszabályozáshoz. Az előtolásos és kaszkádszabályozók további zavarok visszaverésére szolgálnak, és fejlettebbek, mint a szokásos visszacsatolásos szabályozás.
Blokkdiagramok
A blokkdiagramok egy szabályozórendszer blokkjait mutatják az összeköttetésekkel, amelyek meghatározzák a bemenetek és kimenetek irányát és kapcsolatait. A visszacsatolt vezérlőrendszer érzékelőből, működtetőből és vezérlőből áll, amelyek egy hurokban áramló információval vannak összekapcsolva. A hurok úgy jön létre, hogy az érzékelő információt szolgáltat a vezérlőnek. A vezérlő megváltoztatja a vezérlő kimenetét, amely aztán megváltoztatja a folyamatot. A folyamatot újra mérik, és a ciklus ismétlődik.
A blokkdiagram abban különbözik a folyamatábrától, hogy az információáramlást ábrázolja, nem feltétlenül azt, hogy a berendezések darabjai fizikailag hogyan vannak elhelyezve.
Kontrollterminológia
Az általános szabályozókról, például a PID (Proportional Integral Derivative) vagy a fejlett szabályozókról, például a MPC (Model Predictive Control) esetében eltérő terminológia használatos. Az alábbi táblázat néhány terminológiát és a hozzájuk tartozó rövidítéseket tartalmazza.
| Elem | általános szabályozás (PID) | haladó szabályozás (MPC) |
| működtető | Szabályozó kimenet (CO) vagy kimenet (OP) | Szabályozott változó (MV) |
| Szabályozó | Beállításpont (SP) | Set Point (SP) vagy Range (SPHI/SPLO) |
| Sensor | Process Variable (PV) | Controlled változó (CV) |
| Havaria | Havaria változó (DV) | Havaria változó (DV) |