O čem to je
Ráno pouštíš sprchu. Otočíš kohoutkem, rukou zkusíš vodu, je studená, tak přitočíš teplou. Znovu zkusíš a doladíš. Právě jsi regulovala/reguloval: měříš, porovnáváš s tím, co chceš, a zasahuješ.
Stroje v továrně dělají totéž bez člověka. Udržují teplotu pece, otáčky vřetena nebo tlak v potrubí. Abys stroje uměl/a nastavit a opravit, musíš rozlišit dva základní způsoby řízení: ovládání a regulaci.
Nové pojmy
ŘízeníCílené působení na nějaké zařízení tak, aby dělalo to, co chceme. Je to společný název pro ovládání i regulaci.Zapnutí pásového dopravníku, udržování teploty v troubě.
Řízená soustavaZařízení nebo proces, který řídíme. Někdy se jí říká objekt řízení.Pec, nádrž s vodou, motor.
Ovládání (řízení v otevřené smyčce)Řídicí člen pošle povel a dál nekontroluje, jak to dopadlo. Informace jde jen jedním směrem.Pračka podle programu topí 20 minut, ať je voda jakkoli teplá. Semafor přepíná podle času.
Zpětná vazbaInformace o skutečném stavu, která se vrací zpět k řídicímu členu. Ten ji porovná s tím, co chceme.Ruka pod sprchou „hlásí“ hlavě, jak je voda teplá.
Regulace (řízení v uzavřené smyčce)Řízení se zpětnou vazbou: stav se stále měří, porovnává s požadovaným a podle rozdílu se zasahuje.Termostat v obýváku zapíná kotel, dokud není 21 °C.
Co se v regulaci děje
Regulovaná veličina (y)Veličina, kterou chceme udržet na určité hodnotě. Tu měříme.Teplota v místnosti.
Žádaná hodnota (w)Hodnota, na které chceme regulovanou veličinu udržet. Nastavuje ji člověk.21 °C nastavených na termostatu.
Regulační odchylka (e)Rozdíl mezi žádanou a skutečnou hodnotou: e = w − y.Chceme 21 °C, je 19 °C → e = 21 − 19 = 2 °C.
Akční veličina (u)Zásah regulátoru do soustavy, kterým mění regulovanou veličinu.Výkon kotle, otevření ventilu.
Porucha (z)Vliv zvenčí, který regulovanou veličinu nechtěně mění a my ho neřídíme.Otevřené okno, mráz venku, víc lidí v místnosti.
- Snímač změří skutečnou teplotu y
- Regulátor spočítá odchylku e = w − y
- Regulátor nastaví akční zásah u
- Topení změní teplotu v místnosti
- Porucha (okno) teplotu zase změní
Projdi koloběh šipkami. Všimni si, že se nikdy nezastaví: regulace běží pořád dokola, proto „smyčka“.
Proč nestačí ovládání
Ovládání je levné a jednoduché. Neumí ale reagovat na poruchu. Pračka topí 20 minut, i když do ní napustíš studenější vodu než obvykle, a výsledek je horší. Regulace poruchu „uvidí“ přes zpětnou vazbu a vyrovná ji.
Termostat má žádanou hodnotu 22 °C, teploměr ukazuje 23,5 °C. Jaká je regulační odchylka a co regulátor udělá?
e = w − y = 22 − 23,5 = −1,5 °C. Odchylka je záporná, je tedy tepleji, než chceme. Regulátor topení ubere nebo vypne.
Rozhodni: a) vysoušeč rukou běží 30 s po zmáčknutí tlačítka, b) tempomat v autě drží 90 km/h i do kopce.
a) ovládání – nikdo neměří, jestli máš suché ruce. b) regulace – tempomat měří rychlost (zpětná vazba) a do kopce přidá plyn, protože kopec je porucha.
✗Automatická pračka je regulace, protože běží sama.
✓Samočinnost neznamená regulaci. Rozhoduje, jestli se výsledek měří a porovnává. Časový program bez měření je ovládání.
Regulace = uzavřená smyčka se zpětnou vazbou. Bez měření skutečného stavu je smyčka otevřená.
Ovládání pošle povel bez kontroly (otevřená smyčka). Regulace měří regulovanou veličinu y, porovná ji s žádanou hodnotou w, z odchylky e = w − y určí akční zásah u a tím vyrovnává poruchy (uzavřená smyčka).