Regulátor (technika)
Z Wikipédie
Regulátor je zariadenie, ktoré sa stará, aby daný systém automaticky pracoval a fungoval v požadovanom rozsahu hodnôt.
Riadeným systémom môže byť napríklad motor, elektromotor, vykurovanie, klimatizácia, chemický proces atď.
Napríklad pri elektromotore potrebujeme udržiavať konštantné otáčky. Problém nastáva, keď ho odrazu zaťažíme -- otáčky trochu klesnú. Preto sa používa regulátor, ktorý zmierňuje následky zmeny záťaže prejavujúce sa na otáčkach.
Obsah |
[upraviť] Fungovanie
Sledovaný parameter sa odčíta nejakým senzorom a vypočíta riadiaci zásah tak, aby tento parameter upravil na nami žiadanú hodnotu.
Na obrázku vidieť, že želaná hodnota S(s) vchádza do systému, kde sa od nej odpočíta výstup systému Y(s) (=Spätná väzba). Z toho vznikne regulačná odchýlka E(s). Tá vchádza do regulátora H(s), ktorý vypočíta riadiaci zásah, ktorý ide do riadeného systému F(s) z ktorého vychádza jeho výstup Y(s).
- H(s) - prenosová funkcia regulátora
- F(s) - prenosová funkcia riadeného systému
Regulátor je navrhovaný tak, aby po určitom čase bola regulačná odchýlka nulová (alebo veľmi malá).
Napríklad pri elektromotore:
- Y(s) - Pri elektromotore sú to napríklad otáčky, ktoré sa dajú zvyšovať/znižovať zvyšovaním/znižovaním napätia na kotve.
- U(s) - Riadiaci zásah je v tomto prípade veľkosť tohto napätia.
Ak sú aktuálne otáčky vyššie ako požadované, tak je regulačná odchýlka < 0 a regulátor znižuje napätie, naopak ak sú nižšie, regulačná odchýlka je > 0 a regulátor napätie zvyšuje.
Pri lineárnych systémoch ako tepelné procesy alebo elektromotory je riešenie takéhoto problému jednoduché. Náročnejšie je keď riadenie kmitavých systémov alebo systémov s dopravným oneskorením, vtedy sa ručne nastavujú len veľmi ťažko. Návrhom regulátorov sa zaoberá teória (automatického) riadenia, ktorá má rozvinuté metódy na riešenie rôznych druhov systémov.
[upraviť] Typy regulátorov
[upraviť] Podľa algoritmu
- lineárne
- Nelineárne
- Fuzzy
- Neurónová sieť
- Neuro-Fuzzy
[upraviť] Podľa techniky
- Analógové (Spojité)
- Digitálne (Diskrétne)
[upraviť] Pojmy
- Regulačná odchýlka – predstavuje rozdiel želanej hodnoty regulovaného parametra a jeho nameranej hodnoty.
- Spätná väzba – spätná väzba nastáva, keď je vstup do systému ovplyvňovaný jeho výstupom. Spätná väzba môže byť kladná alebo záporná. O zápornej spätnej väzbe hovoríme, keď sa Y(s) odpočítava od S(s).
- Riadiaci zásah – je hodnota (alebo vektor hodnôt), ktorú regulátor vypočítava a posiela do systému (napríklad riadiace napätie, otvorenie ventilu atď.)
- Želaná hodnota – hodnota, ktorú chceme aby riadený parameter mal (napr. teplota v miestnosti, prietok kvapaliny, otáčky motora atď.)
- Riadenie na želanú hodnotu – je vhodné ak často meníme želanú hodnotu (napr. otáčame volantom a želaná hodnota je natočenie predných kolies)
- Riadenie na poruchu – ak želanú hodnotu dlhodobo nemeníme, ale zato v systéme vystupujú poruchy
[upraviť] Porucha
Porucha znamená zmenu takej hodnoty, ktorú nemôžeme ovplyvniť, ale sa jej môžeme len prispôsobiť (alebo niekedy aspoň zhruba predvídať), napr. zväčšenie záťaže motora, zvýšený odber tepla z kotla domácnosťami, pri elektrárňach zvýšený odber elektriny domácnosťami atď.
