A szabályozás a kibernetikában az irányítás egyik fajtája: az irányítás lehet vezérlés (open loop control) és szabályozás (closed loop control).[1] A szabályozás olyan irányítási folyamat, amelyben a rendelkezés és a beavatkozás a (szabályozott) irányítani kívánt jellemző tényleges és előírt értékének eltérése alapján, az eltéréstől függő értelemben jön létre, s hatására ez az eltérés csökken. A szabályozás hatáslánca zárt, neve szabályozási kör. A szabályozási feladat lényege a szabályozott jellemző - amelyet szabályozni akarunk - előírt értéken tartása. A szabályozás része az irányítástechnika[2] tudományának.Szabályozott jellemző lehet gyakorlatilag minden olyan fizikai, kémiai stb. jellemző, amelyet mérni tudunk. A szabályozott jellemző értékét az előírt és a tényleges érték közötti különbséggel arányos beavatkozással tudjuk az előírt értéken tartani. A szabályozás elvégzéséhez szükség van még egy olyan jellemzőre is, mely képes a szabályozott jellemző befolyásolására. Ez a jellemző a módosított jellemző, mely a szabályozott berendezés azon kiválasztott állapothatározója, amely befolyásolja a szabályozott jellemzőt a szabályozási folyamat teljesítése céljából. A szabályozott jellemzőre nemcsak a módosított jellemző lehet hatással. Sokszor olyan hatások érik a szabályozást, melyek a szabályozott jellemzőt nem kívánt módon befolyásolják. Ezek a hatások a zavarások, melyeket zavaró jellemzőknek nevezünk. A zavaró jellemző az irányítástól független olyan a szabályozott berendezésre ható jellemző, amely a szabályozott jellemző értékét nem kívánt módon befolyásolja. A szabályozás megvalósulásához a módosított jellemzőt a beavatkozó szervvel tudjuk befolyásolni. Általában jellemzőnek nevezzük azokat az állapothatározókat, amelyek a szabályozott folyamat állapotát jellemzik vagy befolyásolják.Tisztázandó, hogy mit kell szabályozni.
Eldöntendő, mi legyen a szabályozott jellemző.
A szabályozott jellemző befolyásolási lehetőségeinek számbavétele.
Ki kell választanunk a legalkalmasabb módosított jellemzőt.
Figyelembe kell venni a várható zavaró jellemzőket és ezek hatásait.
Gyakori szabályozások:
Hőmérséklet szabályozás (helyiség hőmérséklet, vízhőmérséklet)
Nyomás szabályozás (biztonsági max. nyomás)
Fordulatszám szabályozás (ventilátor, elektromotor)
Teljesítmény szabályozás (gázégő teljesítménye)
hatáslánc: a szabályozási kör azon szerkezeti egységeinek a sorozata, melyek a szabályozási hatást közvetítik.
hatásvázlat: a hatáslánc elvi ábrázolási módja, melyben a tagokat, jeleket egyszerű geometriai alakzatok jelképezik.A szabályozási kör hatásvázlatát, részeit, szerveit, jeleit, jellemzőit példaként egy önműködő nyomásszabályozás szerkezeti és működési vázlata alapján vizsgáljuk meg.
Feladat: a csővezetékben áramló sűrített levegő nyomásának állandó értéken való tartása.
Ha csökken a levegőelvétel, akkor növekedik a nyomás, az érzékelőmembrán a rugóerő ellenében felfelé mozdul, a torlólemez jobban fojtja a fúvókát, nő a fúvókatérben a nyomás, a membránmotor lefelé mozdul, a szelep jobban zár, ami a nyomás növekedése ellenében hat. Ha növelni akarjuk a csővezetékben a nyomást, akkor a csavarral nagyobb rugóerőt állítunk be.
A szabályozási kör hatásvázlata
A szabályozási kör részei
Szabályozott berendezés: a szabályozástól függetlenül meglévő műszaki létesítmény, mely a szabályozás tárgyát képezi.Szabályozóberendezés: azon szervek összessége, melyek révén a szabályozás megvalósul. Érzékelő: feladata a szabályozott jellemzővel arányos ellenőrző jel előállítása. Alapjelképző: feladata különbségképzésre alkalmas alapjel előállítása (rugó: különbségképzésre alkalmas rugóerőt állít elő).
Különbségképző: az alapjel és az ellenőrző jel különbségével arányos rendelkezőjelet állít elő (a kar a rugóerő és a membránerő különbségével arányos rendelkezőjelet állít elő).
Erősítő: segédenergia felhasználásával a rendelkezőjelnél nagyobb teljesítményű végrehajtó jelet állítja elő (fúvókás jelátalakító: táplevegő felhasználásával az elmozdulást levegőnyomássá alakítja.)
Végrehajtó: a végrehajtó jelből a beavatkozószerv működtetéséhez szükséges (alkalmas) beavatkozójelet állítja elő (membránmotor: a levegőnyomást a szelep működtetésére alkalmas elmozdulássá alakítja át).
Beavatkozó: a módosított jellemzőt befolyásolja.
A szabályozási kör tervezését matematikai alapokon kell elvégezni[3]Beállító jel: az alapjel képző bemenőjele, ha az alapjel időben állandó (a csavar szöghelyzete).
Vezetőjel: az alapjel képző szerv bemenőjele, ha az alapjel időben változó.
Alapjel: az alapértéket képviselő, annak egyértelműen megfelelő, különbségképzésre alkalmas jel, az alapjelképző kimenőjele.
Ellenőrző jel: az érzékelő kimenőjele, mely a szabályozott jellemzővel egyértelműen összefügg és különbségképzésre alkalmas (membránerő).
Rendelkező jel: az alapjel és az ellenőrző jel különbségével arányos jel (torlólemez elmozdulása).
Végrehajtó jel: a rendelkező jel erősítésével és módosításával létrejövő jel. A végrehajtószerv bemenőjele (levegőnyomás).
Beavatkozó jel: a beavatkozó szerv bemenőjele (elmozdulás).
Az arányos szabályozók jelei korlátos tartományt foglalhatnak el. A villamos szabályozóknál használatos jelek tartománya lehet
4-20 mA
0-20 mA
0-5 mA
0-10 V
A pneumatikus automatikában használatos például a
0,2-1 bar (csakis túlnyomás értelmében)A szabályozási kör jellemzői
szabályozott jellemző (levegőnyomás);
módosított jellemző (levegőáram);
zavaró jellemző (levegőfogyasztás).
Alapérték: a szabályozott jellemző megkívánt értéke.
Szabályozási eltérés: a szabályozott jellemző és az alapérték különbsége.
Szabályozások főbb alkalmazási területei
Ipari folyamatirányítás
Az ipari folyamatirányítás általában bármilyen fizikai, kémiai stb. folyamatra vonatkozhat, fenti értelemben az ipari anyag és energiaátalakítással kapcsolatos. Jellemző példája a kemencék hőmérséklet-szabályozása. Az égőtípustól függően eltérő szabályozásokat alkalmaznak.
Normál sebességű égőkkel kisláng-nagyláng, ill. kikapcsolással történő szabályozás
Nagysebességű égők speciális szabályozása
A több fokozatban kapcsolt égők, ill. azok teljesítmény fokozatai kisebb kazánok esetén is ismertek. Speciális szabályozásokra akkor van ipari kemencéknél szükség, ha a keverést is az égő látja el, ekkor csak ki-be kapcsolást lehet végeztetni. Viszont a szabályozási eltérés függvényében változtatható egy-egy égő bekapcsolási időpontja, időtartama, ill. a kemence hőmérséklet meghatározott program szerint (időbeli lefutás szerint) beállítható. Maguk a szabályozók speciálisan a célra készült kemence szabályozó vezérlőrendszerek.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése