Hlavní oblasti automatického řízení

1. Hlavní oblasti automatického řízení Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. František Kocián Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM

3. Hlavní oblasti automatického řízení Náplň výuky Podstata procesu řízení Charakteristika procesů a jejich řízení Vlastnosti členů regulačních obvodů Typické oblasti automatizace řízení Regulace

4. Člověk – pozoruje nějaký proces (plnění nádrže kapalinou – obr. 1, ohřívání vody ve výměníku – obr. 2). Na tento proces působí: • vnější vlivy • řídící zásahy člověka k dosažení žádaného cíle • Člověk provádí tři druhy činností: • Přijímá informace (přímo či nepřímo), které si zároveň uvědomuje • zpracovává tyto informace • provádí motorické úkony Podstata procesu řízení 1-teploměr 2-kotel 3-výstup teplé vody 4-kondenzát 5- vstup studené vody 6-ventil přívodu páry 7-regulující člověk Obr. 1: Nádrží protéká kapalina Výšku X – řídí člověk Poruchová veličina – odběr vody Obr. 2: Kotel ohřívá topná pára

5. Řízení procesu – společný název pro ovládání i regulaci. Mezi ovládáním a regulací je však podstatný rozdíl. Uskutečňuje se tak, že se řídí průtok látek a energií a látkové a energetické přeměny. Řídí se například přítok kapaliny, přítok paliva k hořákům, přívod elektrické energie apod. Charakteristika procesů a jejich řízení Obr. 3: Schéma řízení

6. Řízení procesu – Na obr. 5 jsou znázorněny oba způsoby řízení rychlosti otáčení elektromotoru. Regulačním odporem v obvodu motoru nastavuje člověk určitou rychlost otáčení. Charakteristika procesů a jejich řízení Obr. 5: Řízení rychlosti otáčení motoru Řízení jako ovládání Řízení jako regulace Obr. 4: Příklad řízení

7. Vlastnosti členů regulačních obvodů se projevují na kvalitě regulace. Nejvýrazněji se však uplatňují vlastnosti regulovaných soustav a ústředních členů regulátorů. Členy regulačních obvodů hodnotíme podle jejich statických (klidových) vlastností a podle jejich dynamických (pohybových) vlastností. Statické a dynamické vlastnosti PAŘ (Prostředky automatického řízení ) Celé automat. řízení lze rozdělit na dílčí bloky, tj. na členy automat. řízení: - Vlastnosti jsou dány reakcí výstupů na vstupy Vlastnosti členů regulačních obvodů Obr. 6: Blokové schéma PAŘ Obr. 7: Přechodová charakteristika

8. Statické vlastnosti • Statická charakteristika – závislost výstupní vel. y na vstupní vel. u v ustáleném stavu! • Citlivost • Přesnost (absolutní chyba, relativní chyba, třída přesnosti) • Spolehlivost • Dynamické vlastnosti • Určují – chování v přechodném ději viz. diferenciální rovnice. Vlastnosti členů regulačních obvodů Obr. 8: Statická charakteristika

9. Přechodová charakteristika – nejčastěji používaná, vstupem je skoková změna, sledujeme časový průběh výstupu Frekvenční charakteristika – používá se hlavně pro identifikaci regulované soustavy vstupem je sinusová změna na výstupu sledujeme amplitudu a fázový posuv Vlastnosti členů regulačních obvodů Obr. 9: Přechodová charakteristika Obr. 10: Frekvenční charakteristika

10. Automatická signalizace – přítomnost vlaku na trati se zjišťuje příslušným zařízením a automaticky signalizována světelným signalizačním zařízením. Jiným příkladem může být automatická signalizace např. rozměry výrobků, procesy řízení. Automatická kontrola – kontroluje se nějaká vlastnost výrobku a je vyhodnocováno zda je tato vlastnost (např. rozměr, hmotnost) v požadované toleranci. Automatické blokování – při automatické sériové výrobě se může stát, že tři následující výrobky nemají toleranci, dojde automaticky k zastavení výrobního procesu. Nebo například železniční nádraží, hlídání vlaků, semafor zablokuje vjezd či odjezd vlaku. Typické oblasti automatizace řízení

11. Automatické ovládání – typ automatického řízení, při němž se nezjišťuje, jaké jsou výsledky minulých řídících zásahů. Nevyužívá se zde zpětná vazba. Automatické sekvenční (postupné) ovládání – následující operace může nastat jen tehdy, byla-li uskutečněna předcházející operace nebo byla-li splněna podmínka určená programem. Automatická regulace – od ovládání se liší tím, že se při ní využívá informace (získané měřením) o vlivu řídících zásahů na regulovanou veličinu; využívá se tedy principu zpětné vazby. Adaptivní automatické řízení – ve složitých zařízeních se současně mění několik parametrů procesu (náhodné změny) a při řízení je třeba měnit nastavení ovládacích členů, které v procesu nastaly. V tomto řízení se často využívají počítače. Typické oblasti automatizace řízení

12. Obecně • Regulace (z lat. regula, pravítko, pravidlo) obecně znamená řídící či usměrňující činnost, ať už prováděnou člověkem nebo automatickým zařízením (regulátorem). Udržování hodnot regulované veličiny dle daných podmínek a hodnot této veličiny zjištěných měřením řízení se zpětnou vazbou. Zpětná vazba představuje měření regulované veličiny. • Regulace • Přímá (direktivní) • Nepřímá (indirektní) • Regulační obvod – se míní obvod, ve kterém probíhá automatická regulace. Součástí regulačního obvodu jsou pouze technická zařízení Regulace

13. Historie • první principy regulací použity již v Egyptě pro vodní kola, na mletí mouky, na zavlažování • klasický případ: kulový odstředivý regulátor pro regulaci otáček parního stroje: James Watt (1784): Regulace Zdvih objímky ovládá ventil přívodu páry tak, aby otáčky nezávisely na zatížení Obr. 11: Odstředivý regulátor

14. Vývojové trendy • dříve direktní regulátory => nepotřebovaly přívod energie • dnes indirektní => nutný zdroj energie, lepší kvalita reg. • dříve kompaktní systémy (1 stojan se vším) • dnes stavebnicové systémy, zásadně oddělené řídící části od silové části • dříve mechanické a mechanicko hydraulické systémy • dnes elektrohydraulické systémy (el. = řídící, hydr. = silové) • dříve řídící elektronická část analogová • dnes řídící elektronická část číslicová Regulace

15. Kontrolní otázky: • Řízení procesu? • Společný název pro ovládání i regulaci • Název pro ovládání • Název pro regulaci • Automatické ovládání? • Typ automatického řízení, nevyužívá se zde zpětná vazba • Typ automatického řízení, využívá se zde zpětná vazba • Zpětná vazba představuje měření regulované veličiny převodů. • Regulační obvod? • Nevyužívá se zde zpětná vazba • Následující operace může nastat jen tehdy, byla-li uskutečněna předcházející operace nebo byla-li splněna podmínka určená programem. • Se míní obvod, ve kterém probíhá automatická regulace. Součástí regulačního obvodu jsou pouze technická zařízení

16. Kontrolní otázky – řešení • Řízení procesu? • Společný název pro ovládání i regulaci • Název pro ovládání • Název pro regulaci • Automatické ovládání? • Typ automatického řízení, nevyužívá se zde zpětná vazba • Typ automatického řízení, využívá se zde zpětná vazba • Zpětná vazba představuje měření regulované veličiny převodů. • Regulační obvod? • Nevyužívá se zde zpětná vazba • Následující operace může nastat jen tehdy, byla-li uskutečněna předcházející operace nebo byla-li splněna podmínka určená programem. • Se míní obvod, ve kterém probíhá automatická regulace. Součástí regulačního obvodu jsou pouze technická zařízení

17. Seznam obrázků: Obr. 1: BÍNDER, R., Základy automatického řízení Praha 1985, SNTL Obr. 2:BÍNDER, R., Základy automatického řízení Praha 1985, SNTL Obr. 3: STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL Obr. 4: STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL Obr. 5: STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL Obr. 6: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002 Obr. 7: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002 Obr. 8: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002 Obr. 9: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002 Obr. 10: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002 Obr. 11: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

18. Seznam použité literatury: [1] Automatizace [online]. [cit. 6.7.2013]. Dostupný na WWW: http://web.spscv.cz/~madaj/skra4.pdf [2]BÍLEK, J.,BAYER, J., Základy automatizace Praha 1990, SNTL [3] SVARC. Základy automatizace [online]. [cit. 6.7.2013]. Dostupný na WWW: http://autnt.fme.vutbr.cz/svarc/ZakladyAutomatizace.pdf [4] BÍNDER, R., Základy automatického řízení Praha 1985, SNTL [5] STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL [6] NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

19. Děkuji za pozornost 