Ir Alapok Szabalyozas

8/13/2019 Ir Alapok Szabalyozas

1/18

Villamosmrnk-mrnkaszisztens Irnytsi alapok Oleksza Jnos

Az irnytstechnikaAz irnyts trvnyszersgeivel, gyakorlati megvalstsval foglalkoz tudomnygneve irnytstechnika.

Az irnyts fogalmaA mszaki letben az irnyts olyan mveletsor, amely egy mszaki (technolgiai)

folyamatot elindt, annak meghatrozott llapott fenntartja vagy megvltoztatja, ill. afolyamatot lelltja.

Az irnyts csoportostsa az ember szerepe szerint kzi, automatizlt.

Kzi irnytsrl beszlnk, ha az irnytshoz szksges mveleteket vagy azok egy

rszt az ember hajtja vgre.Automatizls esetn az irnytsi mveleteit klnbzszerkezeti egysgekbl

felptett irnytberendezs nmkden, az ember beavatkozsa nlkl vgzi el.

Az irnyts rszmveletei1. rzkels: informciszerzs az irnytand folyamatrl.2. tletalkots: dnts az rtesls feldolgozsa alapjn a rendelkezs

szksgessgrlPl. van-e eltrs az elrt s a mrt rtk kztt.

3. Rendelkezs: utasts a beavatkozsra.

4. Beavatkozs: az irnytott folyamat befolysolsa a rendelkezs alapjn.

Az rteslseket ltalban rzkelk, mszerek segtsvel kapjuk.

Az tletek klnflk lehetnek: pl. annak eldntse, hogy kt vltoz egyenl-e. Dellhat az tletalkots klnbsgkpzsbl is, vagy sor kerlhet valamilyen logikai mveletre.Az tletalkots eredmnyekppen a rendelkezs kvetkezik: trtnjen-e vagy ne trtnjen

beavatkozs az irnytott folyamatba.

A rendelkezhats a beavatkozs szerkezett mkdteti.

A beavatkoz szerv mkdse vltoztatja meg az irnytand folyamatot.

Az irnyts mveletre jellemz, hogy maguk az irnyt szervek, ill. berendezseknem vgeznek kzvetlen termelmunkt, hanem csak a termelsi folyamatot vgzgpeket,

berendezseket irnytjk.

Az irnyts jelhordoziAz irnytott folyamatokrl az rteslseket (informcikat) valamilyen fizikai

mennyisg mrse tjn kapjuk. Ezeket a fizikai mennyisgeket jelhordozknak nevezzk.Jelhordoz lehel minden mrhetfizikai (kmiai) llapothordoz, vagy mennyisg (pl.

folyadkszint, nyoms, hmrsklet, stb.). A jelhordoz megvltozsa rvn a mszakifolyamat zemrl hasznos informcikat szerezhetnk, tovbbthatunk, ill. trolhatunk.


2/18


Az irnyts jeleiJelnek neveznk minden olyan fizikai, kmiai mennyisg rtket vagy rtkvltozst

(hatst), amely alkalmas informci szerzsre, tovbbtsra, trolsra s az irnytsifolyamat sorn keresztl halad az irnytsi lnc egyes egysgein.

Az irnyts jeleinek felosztsartkkszlet szerint:

Folytonos: a mkdsi tartomnyban brmilyen rtket felvehet, pl. hmrsklet. Diszkrt: csak meghatrozott rtket vehet fel, pl. kt-, vagy tbblls kapcsol.

Idbeli lefolys szerint: Folyamatos: idben folyamatosan vltozik, pl. fnyerssg. Szaggatott: idkznknt megszakad. pl. vzminsg mintavtele rnknt.

Az informci megjelensi formja szerint: Analg: kzvetlenl mutatja a jelhordoz rtkvltozst, pl. vzszintmrgoly. Digitlis: kdolt formban jelenik meg, pl. CD-ROM lemez tartalma.

Az rtk meghatrozottsga szerint: Determinisztikus: elre kiszmthat, pl. felmelegeds gyorsasga. Sztochasztikus: vletlenszer, pl. laks napi vzfogyasztsa.

A jel folyamatosrtk, folyamatos

idej

A jel folyamatosrtk, szaggatott

idej

A jel diszkrtrtk,

folyamatos idej

A jel diszkrtrtk,

szaggatott idej

Az irnytott rendszer kt frsze az irnyt berendezs, az irnytott berendezs.

Az irnyt berendezs mindazon szerkezeti egysgek sszessge, amelyek segtsgvelaz irnyts megvalsul.

Az irnytott berendezs az irnyts trgyt kpezi. Ez az irnytand mszakifolyamat, amely az irnytstl fggetlenl is ltezik.

Irnytberendezs

Irnytottberendezs

t

y y

t

y

t

y

t


3/18


Az irnytsi rendszer szerkezeti rszeiaz elem,a szerv,a jelvivvezetk.Az elem az irnytsi rendszer irnytstechnikai szempontbl legkisebb, tovbb nem

bonthat szerkezeti egysge. Az elemnek egy vagy tbb alkatrsze lehet (pl. egy rug).

A szerv az irnytrendszernek egy irnytsi rszfeladatot nllan ellt szerkezetiegysge. A szerv egy vagy tbb elembl llhat. Az irnytsi rendszer lnyeges szerve, pl. azinformci szerzsre szolgl szerkezeti egysg, az rzkelszerv.

A jelvivvezetk olyan sszekttets, amely a jeleket tviszi az irnytsi rendszerszervei kztt (pl. egy villamos vezetk).

A hatslncAz irnytsi rendszer azon szerkezeti egysgeinek sorozatt (lncolatt), amelyek az

irnytsi hatst kzvettik, hatslncnak nevezzk.

Az irnytsi rendszer brzolsi mdjai szerkezeti vzlattal, mkdsi vzlattal, hatsvzlattal.

A szerkezeti vzlat az irnytsi rendszer vzlatos vagy jelkpes brzolsa, amely

elssorban a rendszer irnytsi szempontbl lnyeges rszeit tnteti fel.Plda egy szerkezeti vzlatra:

A mkdsi vzlat a hatslnc szerkezeti rszeinek, szerveinek jelkpes brzolsa.A szerveket tglalapok, a jelek tjt pedig vonalakra rajzolt nyilak jelkpezik A tglalapokbaa szervek nevt szoktuk rni.Ilyen mkdsi vzlatok, pl. a vezrls, ill. szablyozsi kr szerveit s jeleit bemutat brk.

rzkelszerv Parancs-ad

Erst,jelforml

Vgrehaj-tszerv

Beavat-kozszerv

Vezreltberende-zs


4/18


Bemenetijel

El

lenrzj

el

Rendelkezj

el

Vg

rehajtjel

Beavatkozjel

Mdosto

ttjellemz

Vezre

ltjellemz

Vezrlberendezs Vezrelt beren-dezs

A hatsvzlat a hatslnc olyan brzolsa, amelynl a tglalapok n. tagokatbrzolnak s a tglalapba a tag mkdsre jellemzfggvny kerl.

Az irnyts kt fcsoportja Vezrls Szablyzs

Vezrls esetn egy bemeneti jel egy berendezsen vltozst idz el. A kvnatos, s atnyleges vltozs klnbzlehet. A vezrelt jellemzrl semmilyen visszajelzs nem jut a

bemenetre. A vezrls hatslnca nyitott. Pldul egy kapcsolra adott idben (este 6-kor)bekapcsolja az utcai vilgtst, fggetlenl attl, hogy stt van, vagy sem.

Szablyozs esetn is egy bemeneti jel egy berendezsen vltozst idz el. Ekkorazonban a tnyleges rtk lland fellvizsglata folyik egy mrt, visszacsatolt s a kvnatosrtk sszehasonltsa rvn. A szablyozs hatslnca zrt. Pldul a klsfnyert egyfnymrmri, s az utcai vilgtst csak akkor kapcsolja be a szablyz, ha a mrt rtkkisebb lesz az ltalunk belltott bekapcsolsi szinttl.

A gyakorlatban a szablyozsok, vezrlsek, a kzi irnyts s az nmkdirnytsegy adott folyamatnl sokszor egytt tallhat meg.

t

t

x

y


5/18


SZABLYOZSTECHNIKA1.1 A szablyozsi kr fogalma s fegysgei

A szablyozsi kr a szablyozs zrt hatslnca. Szerkezetileg kt jl elklnthetszerkezeti egysgre bonthat:

szablyozott berendezs, szablyoz berendezs.

A szablyozott berendezs olyan, a szablyoztl fggetlenl meglvmszakiberendezs, folyamat, gp stb., amely a szablyozs trgya.

A szablyoz berendezs (vagy egyszer

en szablyoz), azoknak a szerkezetiegysgeknek az sszessge, amelyek rvn a szablyozs megvalsul.

A szablyozott s a szablyoz berendezs egymshoz kt helyen, az rzkelsi s abeavatkozsi helyen csatlakozik. Az rzkels helyn szerez a szablyoz informcit aszablyozott berendezs llapotrl s a beavatkozs helyn befolysolja az irnytott

berendezst.

1.2 A szablyozsok csoportostsa segdenergia szerint

A mrskor a folyamatba bekerlenergiamennyisg igen sok esetben nem elegenda

szablyoz m

kdtetshez. Az ipari folyamatokat szablyoz bonyolult felpts

s sokszornagy tvolsgokat thidal szablyoz berendezsek egyes szerkezeti egysgeit ezrt klnenergiahlzatrl zemeltetjk, segdenergival mkdtetjk.

A segdenergia lehet: villamos energia - ezzel mkdnek a villamos szablyozk, srtett leveg- ezzel mkdnek a pneumatikus szablyozk, nyoms alatt ll olaj - ezzel mkdnek a hidraulikus szablyozk.

1.3 A szablyozsi kr jellemzi

szablyozott jellemz(xs), zavar jellemz(xz), mdostott jellemz(xm).

szablyozberendezs

szablyozott

berendezs

visszacsatol


6/18


A szablyozott jellemza mszaki folyamat azon jellemzje, amelyet a szablyozssala zavar hatsok ellenre az alaprtken akarunk tartani.

Az alaprtk az az elrt rtk (vagy elrt mdon vltoz rtk), amelyet a szablyozottjellemznek a szablyozs rvn el kell rnie.

Zavar jellemza szablyozott szakaszra hat, a szablyozstl fggetlen, klshats,amely a szablyozott jellemzrtkre krosan hat.

A mdostott jellemza szablyozott szaksznak az a kivlasztott jellemzje, amellyela szablyozott jellemzt befolysolni tudjuk.

1.4 A szablyozsi kr jelei s szervei

Az rzkelszerv a szablyozsi kr olyan szerve, amely a szablyozott jellemzt mris annak nagysgval arnyos, sszehasonltsra alkalmas ellenrzjelet (xe) szolgltat.

Az alapjel kpzszerv a szablyozsi kr olyan szerve, amely az alapjel (xa), vagyis azelrt rtk (vagy elrt mdon vltoz rtk) klsbelltsra szolgl.

A klnbsgkpza szablyozsi kr olyan szerve, amelynek feladata az tletalkots,azaz az alapjel s az ellenrzjel klnbsgvel arnyos rendelkezjel (xr) ellltsa.

xr=xa-xe

A jelforml-erstszerv feladata, hogy a rajta thalad jelet az elrttrvnyszersgek szerint mdostsa, felerstse. A jelforml-erstltal kibocstott jel avgrehajt jel (xv). A legtbb esetben ez kis energij, nem alkalmas a beavatkoz szervmkdtetsre, csak a vgrehajt szerv mkdtetsre j.

A vgrehajt szerv feladata a szablyozsi krben ltrejvrendelkezs vgrehajtsa, abeavatkoz szerv mozgsa, beavatkoz jel (xb) kibocstsa.

A beavatkoz szerv a szablyozott szakaszt kzvetlenl befolysol, a mdostott

jellemzrtkt ltrehoz szerkezeti egysg: xz


7/18


1.5 A szablyozsok felosztsa

A szablyozsokat tbbfle szempont szerint csoportosthatjuk.Az ember szerepe szerint megklnbztetnk:

kzi s nmkdszablyozst.Az alaprtk idbeli lefolysa szerint:

rtktart (az alapjel lland), kvet, mely lehet:

menetrendi (kapcsolrval vltoz alapjel), rtkkvet(valamely klsparamtert kvet az alapjel).

A mkdsi folyamatossg szerint: folyamatos mkds(llandan szablyoz), idszakos mkds(mintavtelezs alapjn idszakosan szablyoz).

A hatslnc jeleinek folytonossga szerint: folytonos, nem folytonos szablyozs, mely lehet:

llsos szablyozs (kt, hrom vagy tbblls kapcsols), digitlis szablyozs (az ellenrzs az alapjel is digitlisan kdolt).

A rendszer szerkezete alapjn: egyhurkos (csak egy szablyzsi kr van jelen), tbbhurkos (kt ,vagy tbb szablyzsi kr mkdik egyms mellett, egymstl

fggetlenl, kaszkd), kapcsolt, tbbvltozs szablyozs (kt ,vagy tbb szablyzsi kr mkdik egyms

mellett, melyek egymst klcsnsen befolysoljk).

Az llsos szablyozk esetben a vgrehajtjel csak bizonyos diszkrt rtkeket vehetfel; a folytonos mkdsszablyozknl a vgrehajtjel meghatrozott rtktartomnybanfolytonosan vltozhat.

Szablyozottszakasz,

berendezs

rzkelszerv

Beavatkozszerv

Klnbsgkpz

Alapjelkpz

Erstjel-forml

Vgrehajtszerv

xa

xexrxv

x

xm xs


8/18


1.6 A szablyozstechnikai tag fogalma s jellemzse

Matematikai vizsglat esetn a szablyozsi kr matematikailag vizsglt brmely rsztltalnossgban tagnak nevezzk.

A tagot mkdsre ksztet, a tagtl fggetlen klsjel a tag bemenjele; a tagmkdse sorn kialakult, a tagbl kilpjel a kimenjel.

A tag jelkpe rendszerint valamilyen ngyszg, s ehhez csatlakoznak a jelekhatsvonalai, amelyeken a hatsirnyt nyilak mutatjk.

A tag matematikai vizsglatakor az egyes kszlkek szerkezettl elvonatkoztatva

csupn a bennnket rdekltulajdonsgokat, a tag jelformlst kifejezmatematikaitrvnyszersgeket adjuk meg. A tagban mindig egyrtelmhatsirnyt tteleznk fel, tehta kimenjelet csak a bemenjel s a ngyszggel jelkpezett szerkezeti egysg tulajdonsgaihozzk ltre.

1.7 A hatsvzlat

A hatsvzlat a szablyozsi kr olyan jelkpes rajza, amelyben a tagokat fekvtglalapok jelzik. A tagokat jelkpeztglalapokba ltalban berajzoljuk a tag kimenjelneks bemenjelnek jellemzvltozst az idfggvnyben. A kt fggvny sszetartozstgy mutatjuk ki, hogy a kt koordinta-rendszert egyms al rajzoljuk gy, hogy a fgglegestengelyek egybeessenek.

A szablyozstechnikban a vltozs eltti, az eddigi egyensly llapotnak megfelelfizikai jellemzket tekintjk a koordinta-rendszer kiindulpontjnak (x = 0, ill. y = 0rtknek), s a vltozs kezdetnek pillanatt brzoljuk az idtengely t = 0 rtknl.

1.8 Az egysgugrs bemenjel fogalma

A tag grafikus vizsglatnak legegyszerbb mdja, hogy a bemenjelet ugrsszerenmegvltoztatjuk, s mrjk egyes idkzkben a tag kimenjelnek vltozst A bemenjelegysgnyi rtkkel val megvltozsakor egysgugrs bemenjelrl beszlnk.

1.9 Az tmeneti fggvny fogalma

Az egysgugrs bemenjelhez tartoz kimenjel idfggvnynek grafikusbrzolsval megadott fggvnykapcsolatot tmeneti fggvnynek nevezzk.

TAGx

bemenjel

ykimenjel


9/18


Az egysgugrs hatsra az y kimenjel is fokozatosan eltr eredeti rtktl, s vgleljut a x vltozshoz tartoz yllrtkre.

1.10 Az tviteli tnyezfogalma

Az ugrsfggvnyben a bemenjel s a kimenjel j egyenslyi rtknek hnyadost atag tviteli tnyezjnek nevezzk. Mivel a kimenjel ltalban nagyobb a bemenjelnl,ezrt az tviteli tnyezt erstsi tnyeznek is nevezhetjk. Szmtsa: A=yll/x

1.11 A vizsgl jelek

A tagok viselkedsnek lershoz leggyakrabban az tmeneti fggvnyt hasznljuk. Abemenjel ltalban egysgugrs jelleg. Az egysgugrs bemenjel mellett azonban msfajtajeleket is hasznlunk.

A szablyozsi tagok viselkedst jellemzidfggvnyek a kvetkezk: egysglks (egysgimpulzus), egysgugrs, egysg-sebessgugrs, egysg-gyorsulsugrs.

Az egyes tagok vizsglatt s ismertetst egysgugrs alak bemenjel esetnvgezzk el, mert ebben az esetben kapjuk a legszemlletesebb s legegyszerbbsszefggseket.

1.12 A szablyzstechnikai tagok osztlyozsa s jellemzik

A kimenjel s a bemenjel sszefggse szerint a jeltviteli tagok kvetkeztpusaitklnbztethetjk meg: arnyos tagok

egyszerarnyos (proporcionlis, azaz P) tagok, trols arnyos tagok (Tf), holtids arnyos tagok (Th), lengarnyos tagok (Tl),

integrl tagok (I), differencil tagok (D), sszetett tagok

PI PD

PIDTermszetesen a gyakorlatban ezen tagok kombinciival is tallkozhatunk.

1.13 Az egyszerarnyos (P) tag

Arnyos tagnak nevezzk azt a tagot, amelynek kimenjele a bemenjel vltozsvalarnyosan vltozik. Ezeket a szakaszokat nbell szablyozott tagoknak is nevezik.


10/18


Az arnyos mkdsre az Aparnyos tviteli tnyeza jellemz, amely megmondja,hogy a kimenjel nagysgnak megvltozsa hnyszorosa a bemenjel nagysgvltozsnak.

Az arnyos rtket vagy a kimenet s a bemenet kztti merev kapcsolattal, vagy akimenjelnek, illetve egy rsznek a bemenetre val visszavezetsvel (negatvvisszacsatolssal) tudtuk biztostani. A jelforml erstkimenjelt (a vgrehajt jelet)visszavezetjk gy, hogy a rendelkezjel ellen hasson.

Ez a szablyz zavars utn nem veszti el egyenslyi llapott, hanem a szablyozottjellemzj, vges rtket vesz fel.

Az arnyos szablyoz a zavar jellemzhatst marad szablyozsi eltrsselsznteti meg. A marad szablyozsi eltrs annl kisebb, minl nagyobb a szablyoztviteli tnyezje.

1.14 A trols tag

A szablyozsi krben a jelek megvltozsa mindig energiavltozsokkal,

anyagramlsokkal jr egytt. Ezek a vltozsok viszont a berendezsekben, szerkezetekbenlevenergia- s az anyagtrolk miatt nem mehetnek vgbe egyik pillanatrl a msikra, ezrta jeleknek idkssk van. Energiatrolknt szerepelhet pldul a tehetetlen tmeg, amelyaz ugrsszeren rhat gyorsterhatsra helyzett, de mg sebessgt sem tudja

ugrsszeren megvltoztatni. Energiatrol lehet egy nyomstart edny (benne a nyomsnem kpes az egyik pillanatrl a msikra ugrsszeren megvltozni, mivel az ednytltsben sem kvetkezhet be ilyen vltozs), vagy a villamos kondenztor (amelynekfeszltsgvltozsa csak ksssel mehet vgbe, mert vges tltsmennyisg csak bizonyos idalatt ramolhat a fegyverzetekre) stb.

Az egytrols tagok az j egyenslyi rtket csak igen hossz idmlva rik el. Azidkss a felfutsi idvel (Tf) jellemezhet. Tfidalatt ri el a kimenet az ymaxrtknek a63%-t.

A szablyozsi krt felptszerkezeti elem mindegyike okoz a jelterjedsben bizonyosidksst, amelyek azonban egymstl igen eltrnagysgak is lehetnek. Az idksseket aszablyozsi krben egymshoz viszonytva vesszk figyelembe.


11/18


Pldul, ha egy szablyozott berendezs felfutsi ideje 20 perc, a szablyozban lvjeltalakt pedig 2 msodperc, akkor jogos a jeltalaktt kssmentes tagnak tekinteni.Ugyanakkor azonban a 2 msodperces kss megengedhetetlenl nagy s gy nemhanyagolhat el pldul egy szuperszonikus replgp irnytsban; a jeltalakt itt mrnem tekinthettrol nlkli tagnak.

1.15 A holtids tag

A holtids tag bemenjelnek ugrsszermegvltozst a kimenjel szintnugrsszeren, de csak a holtideltelte utn kveti.

A holtids tag jellemzse a Thholtidvel trtnik, amely az az idtartam, amely abemenjel vltozsa s a kimenjel vltozsnak kezdeti pillanata kztt eltelik.A holtidt tbbnyire a jel vges terjedsi sebessge okozza. A holtids tagok tipikus pldi azanyagramlssal kapcsolatosak.

A holtids arnyos tag s a trols arnyos tag kztt szoros sszefggs fedezhetfel.

Minl hosszabb trolsi idej

az arnyos tag, viselkedse annl jobban megkzelti a holtid

sarnyos tag viselkedst.

1.16 A lengtag

A lengtagok viselkedse olyan, hogy a bemenjel ugrsszermegvltozsakor akimenjel lengseket vgez. A lengtag alapvettulajdonsgait a rendszerben jelenlv,egymssal kapcsolatban ll, de szerkezetileg elklnlkt energiatrol adja meg. Atrolk egymsra hatsa kvetkeztben a jeltvitelben lengsi jelensgek figyelhetk meg, ui.hol az egyik, hol pedig a msik trol tltdik fel. Ennek kvetkeztben alakulnak ki alengsek. Az energiatalakulsok ltalban vesztesggel jrnak, gy a lengsek amplitdjacsillapod jelleg.

A szablyozott szakasz dinamikus viselkedse nagymrtkben befolysolja aszablyozhatsgot. A nagy idllandk a holtidk s a lengsek megneheztik a szablyozsifeladat vgrehajtst, mivel a mdostott jellemzhatst csak ksve rzkeljk.


12/18


1.17 Az integrl tag (I)

Integrl tagok esetben a tag kimenjelnek sebessge vltozik arnyosan bemenjelmegvltozsval.

ahol Aiaz integrlsi tviteli tnyez, Tiaz integrlsi id.

A szablyozsi idhossz, mert kis eltrs esetn a kimenjel csak lassan vltozik.

Marad hiba nincs, mert a szablyoz mindaddig m

kdik, mg be nem llt az alaprtk.Integrl mkdst a kimenjelnek a bemenetre trtnolyan visszavezetsvel tudunk

ltrehozni, amely a bemenjellel azonos hatst vlt ki a szablyozban (pozitvvisszacsatols), illetve oly mdon, hogy a merev visszavezetst (a negatv visszacsatolst)fokozatosan megszntetjk.

Az integrl szablyoz a zavar jellemzk hatst gy sznteti meg, hogy hatsukkvetkeztben megvltozott szablyozott jellemzt visszalltja az alaprtkre.

Az integrl szablyoz elnys tulajdonsga az arnyos szablyozval szemben, hogyteljesen megsznteti a zavar jellemzk hatst.

Htrnya azonban, hogy lassbb mkds, mint az arnyos szablyoz, s lengsrehajlamos, az egyenslyi llapotban sokszor hosszan trol lengsek utn ll be.

1.18 A differencil tag (D)

A differencil tag kimenjele a bemenjel differencilhnyadosval, azaz a bemenjelsebessgvel arnyos.

Idelis matematikai viselkedst mutat differencil tag fizikailag nem ltezik.

Az egysgugrs bemenjel hatsra a kimenjel egy vgtelen kicsi pillanat alatt

vgbemenfl- s visszaugrs, n. tfggvny jn ltre.

Differencil szablyoz nllan nem alkalmazhat, mert kimenjelet csak akkor ad,

ha a bemenjele megvltozik.


13/18


A szablyozsi idlervidtse, a szablyozott jellemzben vrhat gyors vltozsokokozta nagymrtkszablyozsi eltrs kialakulsnak kivdse rdekben a szablyozkatkiegszthetjk differencil taggal.

A differencil tag gyors bemenjel vltozs esetn nagymrtkbeavatkozssal

megakadlyozza a nagymrtkszablyozsi eltrs ltrejttt.

Differencil mkdst az arnyos mkds ksleltetsvel tudunk ltrehozni.

1.19 Az sszetett tagok

A szablyozs minsgnek javtsa, a szablyozsi idlervidtse rdekben azalaptpus szablyozsokbl kombinlt PI, PD, vagy PID jellegszablyozkat is lehetalkalmazni. Ezek az egyes szablyozk tulajdonsgait egyestik. Ha van, akkor elszr a D,majd a P s vgl az I hats rvnyesl.

A szablyozkon tpustl fgg

en az albbi belltsi lehet

sgeket talljuk:

Arnyos tviteli tnyez: Ap(ersts). Integrlsi id: Tn(utnllsi id). Differencilsi id: Tv(elbevgsi id).

1.20 PI szablyoz tag

A PI szablyoz tmeneti fggvnye az arnyos s az integrl szablyozkimenjelnek matematikai sszegzsvel szerkeszthetmeg. A szablyoz mkdsben azelspillanatban az arnyos hats rvnyesl, majd a kvetkezkben az integrl.

A PI szablyoz jellemzadata az arnyos tag erstsnek mrtkre jellemzAparnyos tviteli tnyez, az integrl tag erstsnek mrtkre jellemzAiintegrl tvitelitnyezs az integrl hats gyorsasgra jellemzTnutnllsi id.

Az utnllsi idaz az idtartam, amely eltelik addig, amg az integrl tagkimenjelnek vltozsa ugyanakkora lesz, mint az arnyos tag kimenjelnek vltozsa azelspillanatban.

1.21 PD szablyoz tag

nmkdszablyozskor sokszor a szablyozs minsgi kvetelmnyeimegkvnjk, hogy figyelembe vegyk a szablyozott jellemzvltozsnak gyorsasgt, a

vltozs sebessgt. Ilyenkor differencil tagot ptnk be a szablyozba.


14/18


Az elspillanatban bekvetkeznagymrtkkimenjel-vltozs a nvekvvisszacsatolhats kvetkeztben fokozatosan cskken az arnyos vltozsnak megfelelszintre.

Matematikailag idealizlt esetben ez a nagymrtkvltozs csupn egy pillanatig tart,n. impulzushats rvnyesl.

A PD szablyoz jellemzadata az Aparnyos tviteli tnyez, az Addifferenciltviteli tnyezs a differencil hatsra jellemzTv, elbevgsi id.

Az elbevgsi idaz az idtartam, amely eltelik addig, amg az arnyos tagkimenjelnek vltozsa ugyanakkora lesz, mint a differencil tag kimenjelnek vltozsaaz elspillanatban.

1.22 PID szablyoz tag

A PID szablyoz megvalstsakor az arnyos szablyozhoz hozzptjk azintegrl s a differencil hatst biztost szerkezeti egysgeket. A szablyozt gy kell

belltani, hogy az integrl hats csak a differencil hatst kvetarnyos egyenslyi

llapot bellsa utn rvnyesljn.

1.23 A szablyozk kivlasztsa

A szablyozk tpusnak kivlasztst a szablyozott szakaszok viselkedse s avrhat zavarsok egyttesen szabjk meg.

Arnyos (P) szablyoz brmilyen szablyozott szakaszhoz s brmilyen zavars esetnalkalmazhat. Mkdse viszonylag gyors, htrnya viszont, hogy mindig van marad hiba.

Integrl szablyoz csak nbell szablyozott szakaszokhoz alkalmazhat. Nemnbell szakaszok esetn nagy lengsek keletkeznek. Elnye a szablyoznak, hogy aszablyozs befejezse utn nincs marad hiba, htrnya, hogy mkdse lass.


15/18


Az arnyos s integrl (PI) szablyozk a kt szablyoz elnyeit egyestik.Viszonylag gyors mkds s a marad hiba eltntetse a fjellemzje. Akkor alkalmazzuk,ha a szablyozott szakaszban gyors vltozsok nem vrhatk, de marad hiba nem lehet.

Arnyos, integrl s differencil (PID) szablyozkat alkalmazunk, ha nagyok a

kvetelmnyek a szablyozs jsgra vonatkozan. Az arnyos tag biztostja a stabil, adifferencil a gyors mkdst, az integrl tag pedig eltnteti a marad hibt.

Azok a szablyozott szakaszok, amelyekben a holtidcsekly, a szablyozott jellemz,ill. a zavars nagysga ritkn s kis mrtkben vltozik, ktlls szablyozkkalszablyozhatk. Ha a szablyozott jellemztllpi a technolgia ltal megengedettkorltokat, akkor arnyos szablyozt kell alkalmazni.

Az arnyos szablyoz erstsi tnyezje vltoztathat, aminek kvetkeztben jobbanilleszthetaz adott szablyozott szakaszhoz. Kis erstsi tnyezalkalmazsa esetncskken a szablyozs rvnyessge, a nagy erstsi tnyeznveli a szablyozsrzkenysgt. Minl kisebb a szablyoz erstsi tnyezje, annl nagyobb lesz aszablyozsi eltrs a szakaszt rzavar hatsok kvetkeztben. A szablyoz ilyenfelttelek mellett nem tudja elltni feladatt, az erstsi tnyezrtkt nvelni kell.Azonban a szakasz tulajdonsgtl fggen ilyenkor a beavatkozs olyan nagymrtklehet,hogy a szablyozsi rendszer lengsbe jn. A szablyozott jellemznem tud felvenni j stabilllandsult rtket. Ez szintn megengedhetetlen, ilyenkor t kell trni arnyos-integrlszablyoz alkalmazsra.Az integrl hats megsznteti a szablyozsi eltrseket. Abban az esetben, ha aszablyozott rendszerben hossz ideig tart, pl. ugrsfggvny szerinti zavarsok lpnek fel, aszablyoznak integrl hatsnak kell lenni; mivel ez a hats nveli a szablyozs

pontossgt. Ha a szakaszban gyakori, rvid ideig tart zavarsok hatnak, akkor elegend

arnyos szablyoz alkalmazsa.

1.24 A szablyozsi kr stabilitsa

A szablyozsokkal szemben tmasztott alapvetkvetelmny, hogy a szablyozsifolyamt a szablyozott berendezst rbrmilyen zavar hatst kikszbljn, ill. a zavarshatst cskkentse. Ha a rendszert zavar hats ri, felttelezzk, hogy a szablyozsvisszalltja az eredeti llandsult llapotot vagy azt jl megkzelti, ill. az alapjelvltoztatsval bell egy j, a technolginak megfelelllandsult llapot.

Az j llandsult llapot kialakulsa nem ugrsszeren megy vgbe, mert ezt

megakadlyozzk a szablyozsi krben lvidllandk. A szablyz gyakran tllendl,majd visszafel szablyoz, s ott jra tllendl, vagyis a folyamat ismtldik. Teht arendszernk lengseket vgez az llandsult llapot krl.

Stabilnak nevezzk azt a rendszert, amelyet ha egyenslyi (llandsult) llapotblkimozdtunk s magra hagyunk, visszatr eredeti egyenslyi llapotba.


16/18


Ha a zavar jellemzhatsra a szablyozott jellemznem ll vissza eredeti rtkre,hanem az alaprtk vagy egy ms rtk krl lland amplitdj lengseket vgez, aszablyozsi kr a stabilits hatrn van, csillaptatlan lengsek jnnek ltre.

Hibsan mkdrendszer esetn elfordulhat, hogy a szablyozsi krben flhintzlengs jn ltre. Ez az llapot igen veszlyes a rendszer mkdsre, tnkre teszi azt.

1.25 A szablyoz belltsai

A szablyozk tkletes illesztse a szablyozott szakaszhoz, azok belltsvaltrtnik, mert a szablyozk erstsi tnyezje s idllandi nagyban befolysoljk arendszer stabilitst.

A szablyoz belltsa az egyik legegyszerbb mdszer a Ziegler-Nichols. Az eljrs

sorn a szablyozsi kr hurokerstst, a szablyoz tviteli tnyezjt, a szablyozintegrlsi s differencilsi idejt optimlis rtkre lltja be.

A hurokersts (K) a szablyozsi krben lvtagok tviteli tnyezinek szorzata.Nagysgt a szablyoz Ap, tviteli tnyezjnek megvltoztatsval befolysolhatjuk.K=A1*A2*AN

A szablyoz tviteli tnyezjnek vltoztatsa hatssal van a lengs csillaptsra. Aztviteli tnyeznvelse esetn a lengs csillaptatlann vlik. A csillaptatlan lengstelidztviteli tnyezt kritikus tviteli tnyeznek, az ehhez tartoz hurokerstst kritikushurokerstsnek, a lengs idejt kritikus peridus idnek nevezzk.


17/18


A Ziegler-Nichols eljrs lnyege, hogy a tisztn arnyos szablyozst a Khurokerstsi tnyeznvelsvel - amit a szablyoz tviteli tnyezjnek nvelsveltudunk elrni az llandsult lengs llapotba hozzuk.

A stabilits hatrhelyzetben megllaptjuk a kritikus hurokerstst (Kkrit) s a kritikus

peridusidt (Tkrit), majd ezek alapjn a kvetkezoptimlis rtkeket kell belltani:

K hurokersts Tnutnllsi id Tvelbevgsi id

P szablyz K0,5KktitPI szablyz K0,45Kktit Tn]0,8TkritPID szablyz K0,6Kktit Tn]0,5Tkrit Tv


18/18

Ir Alapok Szabalyozas

Documents

Transcript of Ir Alapok Szabalyozas