3.4 Popis regulovaných sústav

Najväčší vplyv na priebeh regulačného procesu majú prenosové vlastnosti regulovaných sústav a ústredných regulačných členov. Pri návrhu regulácie je treba poznať prenosové vlastnosti regulovanej sústavy a podľa nich voliť typ (PI,PD,PID) a nastavenie regulátora (konštanty). Regulovanie sústavy môže mať charakter niektorého dynamického člena s výnimkou derivačného člena. Pred návrhom regulátora treba regulovanú sústavu identifikovať (t.j. určiť jej prenos).

Pri sústavách s malou odozvou najčastejšie meriame prechodovú charakteristiku. Pri sústavách s rýchlou odozvou určujeme približnú hodnotu prenosu. Pre jednoduché regulované sústavy je možné vytvoriť diferenciálnu rovnicu sústavy a rozborom podľa fyzikálnych a iných zákonov vypočítať prenos. Najvyšším stupňom identifikácie sústavy sú štatistické metódy, kedy prenos sústavy určíme z odozvy na vstupný náhodný signál (šumový signál). Štatistické metódy sú veľmi náročné, vyžadujú znalosť vyššej matematiky, použitie počítača...

SS0R (proporcionálny člen) – vyskytujú sa zriedkavo napr. Odporová záťaž stabilizátora napätia. K zväčšeniu odolnosti proti rozkmitaniu týchto sústav sa umelo zavádza zotrvačnosť vo forme elektrolytického kondenzátora.

SS1R (zotrvačný člen) – na konštantnú hodnotu regulovanej veličiny sa regulujú veľmi dobre (len keď W=konšt). Nie sú náchylné ku kmitaniu. Sú málo citlivé ku krátkodobým poruchám. Majú najväčšiu schopnosť autoregulácie.

Príklad: regulácia teploty malých pecí, regulácia otáčok motora

SS vyšších rádov – sú veľmi náchylné na kmitanie. Majú veľké fázové posuny, čo znemožňuje kvalitnú reguláciu, pretože nie je možné zaviesť silnú zápornú väzbu (→ otáča fázu o 180˚ a keď sa spojí s fázovým posunom sústavy, tak sa záporná spätná väzba mení na kladnú (blízko 360˚), čiže systém sa pomaly rozkmitá.

Príklady spojenia kapacít rôzneho charakteru sú: ťažké koleso, ktorého otáčky sú regulované servomotorom cez dlhý relatívne slabý hriadeľ; veľká pec hrubou výmurovkou (hrubá pec)→ uplatňuje sa tepelný odpor výmurovky rozložený po celom objeme podobne ako RC členy zapojené vo veľkom množstve do série. Čím je rád sústavy vyšší, tým je regulácia ťažšia.

Z prechodovej charakteristiky sústavy určíme Tu a Tn a z ich pomeru určujeme ľahkosť regulácie sústavy (regulovateľnosť).

V praxi zmenšujeme dobu prieťahu napríklad cirkuláciou vzduchu, miešaním kvapaliny alebo zväčšením doby nábehu napr. zväčšenie objemu intenzívne miešanej kvapaliny.

Sústavy s dopravným oneskorením

- regulujú sa veľmi ťažko

- pri sústave 1R s časovou konštantou T a dopravným oneskorením τ môžeme pomer τ/T  dosadiť do vzťahov miesto Tu a Tn a odtiaľ určiť, ako je regulovateľná

  sústava

Derivačné sústavy

- v čistej podobe sa nevyskytujú

- výstup čistej derivačnej sústavy sa vracia sám na nulovú hodnotu a regulátor môže tento návrat iba urýchliť

Príklad: v nf technike → reproduktorová sústava pripojená k výstupu komplementárneho dvojčinného tranzistorového zosilňovača cez väzbový kondenzátor,

                                     pričom záporná spätná väzba je odvodená od napätia na samotných reproduktoroch

Astatické regulované sústavy

- regulujú sa pomerne ťažko, ale vyskytujú sa zriedkavo

Príklad: regulácia výšky hladiny vodnej nádrže s konštantným odtokom