Mannen i dusjen.

Et enkelt eksempel på "manuell reguelringsteknikk" - Mannen i dusjen..

www.elektrofag.info

 
Forskjellen på reguleringsteknikk og stryringsteknikk, det går ut på at i forbindelse med reguleringsteknikk så har vi med
"tilbakekoplede systemer" å gjøre, mens at vi ved styringssystemer har med "ikke tilbakekoplede systemer", eller "åpen
sløyfe systemer", som betyr stort sett det samme.
 
Hva som er forskjellen på dette vil vi belyse med et par enkle eksempler.
 
Per Ivar Olsen står i dusjen. I dusjen er det to kraner, en blå kran der det strømmer gjennom kaldt vann og en rød der det
strømmer gjennom varmt vann. Ved å dreie på den blå eller den røde kranen så kan han stille inn hvordan temperaturen
i dusjen skal være.





Figur 1 - Mannen i dusjen.


Per Ivar Olsen behøver en målesensor for å kunne vite hvordan temperaturen er.

Ved hvjelp av huden så kan kan han dele opp temperaturen i fem forskjellige verdier,
1. iskaldt, 2. kaldt 3. lunkent 4. Varmt 5. kjempevarmt.

Per Ivar behøver også et pådragsorgan for å bestemme hvor varmt vannet skal være i dusjen. Dette pådragsorganet er
vannkranen. Ved at per Ivar forandrer på stillingen til varmtvannskranen, så forandrer han prosesspådraget.

Når Per Ivar kjenner at temperaturen i dusjen er for høy, da kan han skru ned på mengden varmtvann, og når han kjenner
at det er for kaldt, da kan han skru opp for mer varmtvann. Dette kaller vi for et "tilbakekoplet system" eller et "reguleringssystem".

Det helt typiske for et tilbakekoplet system eller et reguleringssystem, det er at man kan observere virkeligheten, slik som den
nå en gang er, og så kan vi stille inn og forandre på et pådrag, slik at virkeligheten eller prosessverdien blir slik som vi ønsker
at den skal være.

Det er ellers viktig å ta med i betraktning at denne prosessen ikke dreier seg om å regulere antall liter vann, men der i mot
temperaturen i dusjen. Vi har derfor med en temperatursløyfe å gjøre. Prosessverdien i en temperatursløyfe måler vi i antall
grader celsius og ikke i antall liter pr sekund. Det er temperaturen og ikke vannmengden som er output  (utgangsverdien) fra en
reguleringssløyfe for temperaturregulering.

Når huden til per ivar kjenner en viss temperatur så behøver Per Ivar å bruke hjernen til å tenke ut om dette i grunnen er for kaldt,
for varmt, eller akkurat passe. Man kan si at Per Ivar bruker hjernen som "komparator" eller "sammenlikner".

Når Per Ivar sin hjerne har vurdert prosessens er-hverdi, den prosessdverdien som prosessen faktisk har, for eksempel "iskaldt"
opp måt den prsosessverdien som han ønsker å ha, skal-verdien, så tenker han ut reguleringsavviket, som for eksempel kan være
"litt for kaldt".

Det som Per Ivar da gjør, det er å føre fram forstillingsmekanismen, det vil si hånden sin, fram til pådragsorganet som er
varmtvannskrana, for å gi et større prosesspådrag, i form av mere varmt vann.

Mer varmt vann strømmer på, prosessverdien stiger, og til sist så er det et samsvar mellom ønsket verdi "lunkent" og faktisk
prosessverdi eller er-verdien, som etter hvert også er "lunken". Prosessverdien har da stablisert seg og vi har ikke lengre noe
reguleringsavvik i prosessen.

Denne typen regulering der man sammenlikner en ønsket skal-verdi og en faktisk er-verdi og ut i fra dette beregner og legger til
et pådrag, det kaller vi for "avviksregulering".

Det litt merkelige er at det viser seg at det er en lang rekke fysiske og tekniske hendelser som viser seg å oppføre seg på
akkurat samme måten.

Når man for eksempel skal regulere trykket i en trykkabin i et fly så sammenlikner man en ønsket skal-verdi med en faktisk
er-verdi og ut i fra dette så regner man ut pådraget.

Når man skal regulere veskenivået i en tank i industrien, så foregår det på samme måten. Man stiller inn en ønsket skal verdi
som så blir sammenliknet med en faktisk er-verdi, og ut i fra dette så beregner man og stiller inn pådraget.

For industrielle prosesser så skjer selve sammenlikningen inne i en elektronisk boks som man kaller for "regulator".

Regulatoren inneholder for uten en komparator også en eller annen form for regnemaskin som kan regne ut hvor mye pådrag
som behøves. Pådragssignalet er den signalverdien som kommer ut fra regulatoren.

Et annet eksempel på en reguleringssløyfe er en enkel autopilot som kan få et fly til å holde en bestemt flyhøyde. Ved å sammenlikne
faktisk flyhøyde, er-verdien med den ønskede flyhøyde, skal-verdien, så kan regulatoren i autopiloten regne ut og stille inn riktig
pådrag, slik at vi får riktig flyhøyde. Pådragsorganene kan være det horisontale haleroret som bestemer flyets "pitch" (vinkelen til flyets
nese og vinge i forhold til luftstrømmen) og trottelen til motoren. (Trottelen er den som stiller inn hvor kraftig motoren skal skyve flyet fram
gjennom luften, man kan godt sammenlikne den med gassen på en bil.)

De fleste slike reguleringssløyfer for avviksreguelering kan beskrives med en felles matematisk og teoretisk modell:

Figur 2 - Beskrivelse av teperaturregueringen som tilbakekoplet reguleringsløyfe.


I eksemplet med mannen i dusjen så har vi gått ut i fra en litt forenklet regulatormodell som inneholder bare en komparator.
I praktiske eksempler på anvendt reguleringsteknikk, så består regulatoren av mer enn bare en komparator.  Den sørger
også for å utføre visse matematiske operasjoner i forhold til reguleringsavviket. Her kan det finnes en proporsjnalfunksjon,
en derivasjonsfunksjon og en integraldunksjon. (P-funksjon, D-funksjon og I-funksjon)


Styring kontra regulering - forskjellen mellom disse to begrepene.

Vi han tenke oss at denne mannen går ut av dusjen. Han står ved siden av dusjen og skrur på krana. Han vil kunne bestemme
og styre hva slags temperatur som kommer ut av krana, men han vil ikke lengre kunne kjenne etter med huden om det egentlig
er kaldt eller varmt inne i prosessen.

Tilbakekoplingen i form av er-verdien via huden har sluttet å fungere. Vi har da ikke å gjøre med et reguleringssystem, men et
rent styringssystem uten tilbakekopling.

Vi kan også tegne et teoretisk blokkdiagram for det ikke tilbakekoplede styringssystemet. (Dette kaller vi også for et åpen sløyfe
styringssystem.)




Figur 3 - Et rent styringssystem ved at det ikke finnes noen tilbakekopling. Det er da ikke lengre noe reguleringssystem, når det ikke
kommer noen beskjed tilbake om hvor varmt det faktisk er, slik at denne er-verdien kan sammenliknes med skal-verdien.




www.elektrofag.info









 
 
Comments