Regulace s otevřenou a uzavřenou smyčkou v řídicích a automatizačních systémech
Udržování regulované hodnoty ve stanovených mezích nebo její změny podle daného zákona během provozu řídicího a automatizačního systému lze provádět podle otevřených nebo uzavřených regulačních smyček. Uvažujme systém (obr. 1) sestávající ze sériově zapojených: objektu regulace OR, regulačního orgánu RO, regulátoru P a hlavního Z — zařízení, jehož pomocí je do systému napájeno hlavní působení.
Při regulaci s otevřenou smyčkou (obr. 1, a) není referenční akce x (T) přicházející do regulátoru z mastera funkcí výsledku této akce na objektu, je nastavena operátorem. Určitá hodnota referenčního působení bude odpovídat určité aktuální hodnotě regulované veličiny y (t), která bude záviset na rušivém působení F (t). Vysvětlení základních pojmů naleznete zde: Obecné principy systémů automatizace budov
Systém s otevřenou smyčkou je v podstatě přenosový řetězec, ve kterém je referenční akce x (t) z masteru po řádném zpracování regulátorem pomocí vnitřních vlivů Z1(t) a Z2 (T) přenesena na objekt regulace, ale neexistuje žádný zpětný účinek na objekt na regulátoru.
Rýže. 1. Schémata regulace pro otevřenou (a) a uzavřenou (b) smyčku: З — žádaná hodnota, R — regulátor, RO — regulační orgán, OR — předmět regulace, x (T) Akce nastavení je, Z1(t) a Z2 (T) — vnitřní regulační vlivy, y (T) Regulovaná hodnota je F (T) Působí rušivě.
Příklady řízení s otevřenou a uzavřenou smyčkou
Na Obr. 2a ukazuje schéma řízení rychlosti otáčení stálý motor E. Při změně polohy motoru reostatu P se změní budicí proud v budicí cívce generátoru OVG G, což má za následek změnu jeho e. atd. str. a tedy napětí dodávané do motoru D.
Tachogenerátor TG, namontovaný na stejné hřídeli jako motor D, vyvíjí např. d. s úměrné rychlosti otáčení hřídele motoru. Voltmetr napojený na kartáčky tachogenerátoru se stupnicí cejchovanou v jednotkách otáček umožňuje pouze vizuální kontrolu otáček motoru.
Pokud jsou charakteristiky strojů stabilní, pak každá poloha motoru reostatu bude odpovídat určité hodnotě otáček motoru. V tomto systému regulátor působí na objekt, ale nemá zpětný účinek, tzn. systém pracuje v otevřené smyčce.
Rýže. 2.Schématická schémata pro řízení otáček stejnosměrného motoru s otevřenou (a) až uzavřenou (b) smyčkou: R — reostat, OVG — budicí cívka generátoru, G — generátor, OVD — cívka buzení motoru, D — motor, TG — tachogenerátor, DP je pohon motor jezdce reostatu, U je zesilovač.
Připojíme-li systémový výstup k regulátoru tak, že regulátor přijímá vždy dva signály — signál z masteru a signál z objektového výstupu, dostaneme systém s uzavřenou smyčkou. V takovém systému působí nejen regulátor na objekt, ale i objekt na regulátor.
Na obr. 2 b je znázorněno schéma řízení otáček stejnosměrného motoru D, ve kterém je výstup systému připojen ke vstupu systému pomocí tachogenerátoru TG, reostatu P, zesilovače Y a a. motor DP posuvného pohonu reostatu P.
Je zde automatická regulace otáček motoru. Jakákoli změna rychlosti způsobí, že se na motoru DP objeví signál, který posune jezdec reostatu P na jednu nebo druhou stranu do polohy odpovídající dané rychlosti motoru D.
Pokud se rychlost otáčení z nějakého důvodu sníží, pak šoupátko reostatu P zaujme polohu, kdy se zvýší budicí proud v budicí cívce generátoru OB. To povede ke zvýšení napětí generátoru a v důsledku toho ke zvýšení otáček motoru D, který zaujme svou výchozí polohu.
Jak se rychlost motoru D zvyšuje, šoupátko reostatu P se bude pohybovat v opačném směru, což způsobí snížení rychlosti motoru D.
Automatický řídicí systém s otevřenou smyčkou nezávisle, bez zásahu operátora, nemůže změnit svůj provozní režim, pokud se poruchy vstupující do systému změní. Uzavřený systém automaticky reaguje na všechny změny, ke kterým v systému dojde.