1. Scopul lucrării În această lucrare l ucrare se defineşte sistemul de reglare automată (SRA), fenomenul reglării conţinând două elemente obligatorii: conexiunea inversă şi modelul intern. Se definește problema reglării şi funcţiile de transfer reprezentative ale unui SRA. Sinteza (proiectarea) unui SRA este centrată, în special, pe proiectarea compensatorului după eroare (a regulatorului automat) care ataşat unui proces (existent, deci deja proiectat si realizat) trebuie să permită obţinerea unor performanţe în regim tranzitoriu si staţionar acceptabile pentru mărimea sau mărimile reglate (de ieşire). În practica industrială apar frecvent probleme privind sinteza compensatoarelor în cazul unor instalaţii relativ simple, caracterizabile printr-un printr-un model matematic cu complexitate redusă şi pentru care performanţele sunt puţin restrictive. În astfel de cazuri sunt prezentate compensatoare cu o construcţie standardizată (regulatoare PID). Sinteza compensatorului într-o într-o astfel de situaţie constă în alegerea structurii şi a parametrilor dispozitivului de reglare.
2. Aspecte teoretice Un sistem de reglare automată (SRA) poate fi reprezentat prin schema bloc din figura 1.
Fig.1. Principalele subsisteme ale unui sistem de reglare automată.
(SRA) este un sistem în conexiune inversă care îşi decide comportamentul faţă de mărimile externe (exogene) pe baza mărimii de eroare, ε, generate în mod automat, cu scopul expres al anulării acesteia. Acest lucru presupune cunoaşterea apriorică a modelului mărimilor externe, deci prezenţa în sistem a unei copii sub forma modelului intern. Sistemul de reglare automată
Elementele componente ale SRA sunt următoarele: a) Regulatorul automat (RA) are rolul de a prelua semnalul de eroare și de a elabora la ieșire un semnal de comandă pentru elementul de execuție. b) Elementul de execuție (EE) este dispozitivul care primește semnale electrice și furnizează marimi de ieșire de natură mecanică (în general) capabile să modifice starea procesului. c) Procesul (P) este procesul tehnologic care trebuie reglat. d) Traductorul (T) realizează conversia unei mărimi fizice (neelectrice) într într -o mărime de altă natură fizică (în general electric) proporțională și dependentă de d e prima. Definirea indicilor de calitate, deci a performanţelor, şi aprecierea lor într - o manieră inginerească reprezintă obiectul analizei SRA. Metodologiile de analiză convenţionale fac apel la comportamentul intrare/ieşire al
SRA, deci la structura din figura 2.
Fig. 2. Schema funcţională bloc a unui SRA
Sunt puse în evidenţă următoarele subsisteme ale unui SRA: SC - compensatorul după eroare, P – procesul. Mărimile reprezentative ale unui SRA vor fi în consecință: - ε – eroarea; - u – comandă; - m - mărimea de execuţie; - z - mărime de calitate; - y - mărimea măsurată. Pentru instalaţiile tehnologice şi procesele industriale, aplicarea reglării are o importanţă deosebită. De exemplu, funcţionarea maşinilor cu abur, a turbinelor, a motoarelor cu ardere internă etc. este direct legată de reglarea turaţiei, a presiunii şi a debitului agentului motor (abur, gaz, apă etc.), a temperaturii, a ungerii ş.a.; pentru funcţionarea generatoarelor sincrone cu tensiune constantă la borne trebuie modificată în mod corespunzător excitaţia etc. Desigur, operaţiile de reglare sunt necesare numai atunci când mărimea reglată nu poate rămâne constantă de la sine, la valoarea dorită şi are tendinţa de a-şi modifica valoarea, de a se abate mai mult sau mai puţin de la aceasta, în urma unor efecte perturbatoare externe sau interne. În cazul oricărei reglări se deosebesc mai multe mărimi caracteristice: mărimea reglată, mărimea de execuţie şi mărimea perturbatoare (sau perturbaţiile). Mărimea care trebuie menţinută la valoarea prescrisă este mărimea reglată. Mărimi reglate sunt, de exemplu, frecvenţa, turaţia, tensiunea, puterea electrică, presiunea, temperatura, debitul, nivelul dintr-un rezervor. Mărimea de execuţie este mărimea obţinută la ieşirea elementului de execuţie al instalaţiei de reglare şi cu ajutorul căreia se poate influenţa mărimea reglată, pentru a o aducela valoarea dorită (de consemn sau program). De exemplu, dacă se urmăreşte menţinerea constantă a turaţiei unui motor electric decurent continuu, pentru variaţia turaţiei în sensul dorit se variază curentul de excitaţie al motorului. Deci, mărimea reglată este, în acest caz, turaţia, iar mărimea de execuţie este curentul de excitaţie al motorului. Pentru menţinerea constantă a tensiunii la bornele unui generator sincron se variază corespunzător tensiunea de excitaţie; mărimea reglată este tensiunea la borne, iar mărimea de execuţie este tensiunea (sau curentul) de excitaţie. În scopul reglării automate a temperaturii gazelor de ardere într-un focar se variază debitul de ardere, când debitul de combustibil rămâne constant. Influenţele externe (sau interne) care sunt cauzele abaterilor valorilor instantane ale mărimii reglate de la valoarea prescirsă (sau, consemn) se numesc, în tehnica reglării, perturbaţii sau mărimi perturbatoare. Reglarea automată a cursului unei nave maritime (un sistem de urmărire)
Urmează o structură de sistem de reglare automată a cursului unei nave maritime, supusă acţiunii perturbatoare a valurilor şi a variaţiilor direcţiei vântului. Schema bloc a sistemului de reglare automată a cursului este redată în figura 59 . Compasul are rolul de traductor (Tr.), iar motorul de antrenare a cârmei este elementul de execuţie (EE). Regulatorul este pilotul automat, care primeşte la intrare semnalul de eroare, reprezentând abaterea dintre cursul dorit şi măsura y a cursului instantaneu al navei. Semnalul de ieşire al regulatorului comandă motorul de antrenare a cârmei, în sensul compensării acţiunii perturbaţiilor şi aducerii cursului instantaneu la direcţia dorită; mărimea de execuţie este unghiul α dintre axul cârmei şi axul longitudinal al navei. În absenţa perturbaţiilor, eroare de reglare şi unghiul α sunt nule. Referinţa SRA poate să varieze (SRA este un sistem de urmărire).
