Измерительный элемент

Чтобы регулятор мог получить доступ к регулируемой переменной, ее необходимо измерить с помощью измерительного элемента (датчика, преобразователя) и преобразовать в физическую переменную, которая может быть обработана регулятором в качестве входных данных.

Цепь с обратной связью

В цепи с обратной связью имеются все элементы, необходимые для реализации автоматического управления с обратной связью.

controller output CO	Выход регулятора CO
controlled system	Регулируемая система
process value PV	Значение технологического параметра PV
controller	Регулятор
set point SP	Заданное значение SP

Пример -Robotino^®

В функциональный блок Motor (двигатель) входит программный регулятор для управления скоростью двигателя.

set point	Заданное значение
process value	Значение технологического параметра
controller	Регулятор
controller output	Выход регулятора
Motor	Двигатель
Motor monitoring	Мониторинг двигателя
Motor Control	Управление двигателем
Internal PI controller	Внутренний ПИ-регулятор
External controller	Внешний регулятор
Speed set-pont * * Control value	Заданное значение скорости * * контрольное значение
PI parameters	ПИ параметры
Set	Задать

Поэтому опорная переменная W регулятора с обратной связью идентична заданной скорости x двигателя.

· Регулируемая переменная = фактическое значение скорости двигателя
Измерение производится посредством датчика двигателя.
Задача регулятора с обратной связью заключается в достижении минимального отклонения системы, т.е. отклонения фактического значения от опорной переменной.

Пример

В зависимости от отклонения системы регулятор с обратной связью подает сигнал на исполнительный элемент. Если отклонение системы в основном происходит в отрицательном направлении, т.е. измеренное значение объемного расхода больше заданного значения (опорной переменной), то клапан прикрывается. Если отклонение системы в основном происходит в положительном направлении, т.е. измеренное значение меньше заданного значения (опорной переменной), то клапан приоткрывается.

set point 20° C	Заданное значение 20°C
controller	Регулятор
display	Экран
instrument	Прибор
electric motor	Электродвигатель
stream	Поток
control valve	Регулирующий клапан
water	Вода
heating	Нагрев

Как правило, оптимальное отслеживание выходной переменной невозможно:

· Если вмешательство происходит слишком быстро или внезапно, то на вход системы поступает слишком высокое значение. В результате чего на выходе формируется пульсирующая реакция.

· Если вмешательство происходит слишком медленно или слабо, то изменение выходной переменной будет только приблизительно соответствовать желаемой реакции.

Более того, для разных систем, т.е. разных управляемых систем, также требуются разные стратегии управления. При управлении системами с длительными задержками необходимо проявлять осторожность и прогнозировать ситуацию. Это кратко определяет проблему технологии управления с обратной связью и задачи, которые ставятся перед инженером систем управления.

reference junction	Опорный узел
control station	Пульт управления
set point SP	Заданное значение SP
deviation	Отклонение
controller	Регулятор
controller output	Выход регулятора
controlled system	Управляемая система
actuator	Привод
disturbance (variable)	Возмущение (переменная)
measuring point with sensor	Точка измерения с датчиком
process value PV	Значение технологического параметра PV

Если требуется разработать управление с обратной связью для управляемой системы, необходимо предпринять следующие шаги:

• Определение регулирующей переменной (это позволяет определить управляемую систему),

· Определение реакции управляемой системы,

· Принятие стратегии управления для управляемой системы (реакция системы «регулятор»),

· Выбор соответствующих измерительных и исполнительных элементов.

Управляемые системы

Между регулирующей переменной и регулируемой переменной существуют сложные взаимосвязи. Эта взаимосвязь возникает из-за физической взаимозависимости данных двух переменных. Та часть управления, которая описывает эти физические процессы, называется управляемой системой.

Управляемая система является частью машины или системы, в которой регулируемую переменную необходимо изменить до заданного значения, и в которой регулирующие переменные используются для изменения переменных возмущения. В качестве входной переменной в управляемой системе может выступать не только регулирующая переменная, но и переменная возмущения.

Прежде чем назначить регулятор для управляемой системы, необходимо установить поведение данной системы. Инженеру систем управления интересны не технические процессы в управляемой системе, а только ее поведение.

Временная реакция системы

Особенную важность в технологии управления с обратной связью имеет временная реакция системы (также известная как динамическая реакция). Это временная характеристика выходной переменной (регулируемой переменной) на изменения во входной переменной. Особенную важность имеет реакция, когда изменяется регулирующая переменная.

Инженер систем управления должен понимать, что практически в каждой системе имеется характерная динамическая реакция.