Irányítástechnika 2 1. Elıadás Az irányítástechnika felosztása. Szabályozás, vezérlés összehasonlítása. Jel, szerv, tag, hatásvázlat, mőködési vázlat Irodalom - Petz Ernı: Bevezetı irányítástechnikai alapismeretek, 1996 - Szilágyi Béla, Juhász Ferencné:Szabályozástechnika. Alapfogalmak 2009 - Juhász Pál: Irányítástechnika II. Segédlet
Irányítástechnikai mechanizmusok Technológiai folyamatok irányításának mechanizmusai: információszerzés az irányított folyamatról: érzékelés, az információk feldolgozása: ítéletalkotás, az ítéletalkotás eredményétıl függı rendelkezés a beavatkozásra: rendelkezésadás, a folyamat módosított jellemzıinek a megváltoztatása azért, hogy az elıre megfogalmazott követelmények megvalósuljanak: beavatkozás.
Az irányítástechnika eszközei Az információ szerzés eszközei: érzékelı szervek (szenzorok); Az információ feldolgozás eszköze: szabályozó (controller); A szabályozási algoritmust realizálja: a beszerzett információk alapján kiszámítja, hogy milyen mértékő beavatkozás szükséges, és rendelkezik ennek végrehajtásáról. A beavatkozás feladatát ellátják: beavatkozó szervek (aktuátorok).
Az irányítástechnika felosztása Vezérlés nyitott hatáslánc Szabályozás zárt hatáslánc (szabályozott jellemzı visszacsatolása)
Vezérlés elemei Vezérlés mőködési vázlata
Szabályozás elemei Szabályozás mőködési vázlata Szabályozás hatásvázlata
Egyik elsı mőszaki szabályozó: a centrifugális regulátor James Watt és Matthew Boulton regulátora (1788) Gızgép fordulatszámát közel állandóan tartja széles terhelés-tartományban. Hasonló szerkezetet már a 17. században használtak szélmalom-ırlıkı sebesség és nyomás szabályozására. Alapja egy kúpinga. Irányítástechnikai szempontból arányos szabályozó. A szabályozástechnika egyik alapmőve: Maxwell, James Clerk (1868). On Governors. 16. Proceedings of the Royal Society of London. pp. 270 283.
Állásos szabályozás: Melegvíztároló hımérsékletszabályozása Szerkezeti vázlat
Hatásvázlat alapjel: az elıírt vízhımérséklet; módosított jellemzı: a tápfeszültség értéke; zavaró jelek: hidegvíz hımérséklete, hozama, külsı hımérséklet; szabályozott jellemzı: a tényleges vízhımérséklet.
Arányos szabályozás: Egyenáramú villanymotor fordulatszám szabályozása Szerkezeti vázlat
Mőködési vázlat A fordulatszám szabályozási rendszer mőködési vázlata és a szabályozó berendezés szervei és jelei
Hatásvázlat Az egyhurkos szabályozás hatásvázlata Egyenáramú motor automatikus fordulatszámszabályozásának hatásvázlata alapjel: az elıírt fordulatszám; módosított jellemzı: a kapocsfeszültség; zavaró jel: a terhelınyomaték; szabályozott jellemzı: a tényleges fordulatszám. a rendelkezı jel a hibával arányos; az arányos szabályozás esetén állandósult állapotban a hibajel nem lehet zérus.
Szakasz állapotegyenletei
Hatásvázlat
Integrálszabályozás: Szintszabályozás Szerkezeti vázlat
Hatásvázlat Szabad kiáramlású tartály, változó beáramló hozammal. alapjel: az elıírt szint; módosított jellemzı: a pótolt hozam; zavaró jel: a beáramló hozam; szabályozott jellemzı: a tényleges szint. integrálszabályozás esetén állandósult állapotban a hibajel mindig zérus.
Klasszikus PID szabályozás Minorsky (1922) Directional stability of automatically steered bodies, J. Am. Soc. Naval Eng., 34, p.284 a kormányosok tapasztalati eredményei alapján elıször fejlesztett ki PID szabályozást. Az USS New Mexico hajón kipróbált módszer ± 1.6 iránystabilitást biztosított, jobbat, mint amire a legtöbb kormányos képes volt. P arányos; I integráló; D differenciáló; Valós tag számlálójának foka nem lehet nagyobb a nevezınél. Soros alak: Általában τ 1 és τ 2 a szakasz két legnagyobb idıállandójával egyenlınek választjuk, T C -t kisebbnek.