Notiuni generale despre Sisteme de Reglare Automata (SRA)

Fisa suport 1.1. SRA. Definitie, rol, scop. Clasificarea SRA

SRA - Definitie, rol, scop.

Prin Sistem de Reglare Automata (SRA) se intelege un sistem realizat astfel incat intre marimea de iesire si marimea de intrare se realizeaza automat, fara interventia omului, o relatie functionala care reflecta legea de conducere a unui proces.

Rolul SRA Sistemele de reglare automata au rolul de a asigura mentinerea automata - fara interventia omului - a unor marimi tehnologice la o valoare prestabilita, de regim

Scopul SRA: Automatizarea are ca scop inlocuirea omului in realizarea diverselor operatii din procesul de productie.

Clasificarea SRA

Exista mai multe posibilitati de clasificare a SRA in functie de criteriul adoptat.

Mai importante sunt urmatoarele:

1.          Dupa caracterul informatiei apriorice asupra IT se deosebesc:

SRA cu informatie apriorica completa - caracteristicile instalatiei tehnologice IT sunt practic invariabile in timp;

SRA cu informatie apriorica incompleta - caracteristicile instalatiei tehnologice IT se modifica (sub influenta unor perturbari) intr-un mod care nu este dinainte cunoscut; pentru a compensa influenta unor asemenea modificari asupra performantelor sistemului se folosesc elemente suplimentare, de adaptare, rezultand sisteme adaptive.

2.          Dupa dependentele - in regim stationar - dintre marimile de iesire si de intrare ale elementelor componente se deosebesc:

SRA liniare - cand dependentele sunt liniare; din punct de vedere matematic sistemele liniare sunt descrise prin ecuatii liniare;

SRA neliniare - cand cel putin una din dependente este neliniara; din punct de vedere matematic sistemele neliniare sunt descrise prin ecuatii neliniare;

3.          Dupa caracterul prelucrarii semnalelor se deosebesc:

SRA continue - cand toate marimile care intervin sunt continue in timp;

SRA discrete - cand cel putin una dintre marimi are o variatie discreta in timp;

4.          Dupa aspectul variatiei in timp a marimii de intrare (si deci si al marimii de iesire) se deosebesc trei categorii:

sisteme de reglare automata - daca marimea de intrare (de referinta) este constanta;

sisteme cu program - daca marimea de intrare (de referinta) variaza dupa un anumit program;

sisteme de urmarire - daca marimea de intrare (de referinta) variaza aleatoriu in timp (marimea de iesire urmareste marimea de referinta);

5.          Dupa numarul de bucle principale  (de reglare) se deosebesc:

SRA cu o bucla de reglare (un singur regulator automat)

SRA cu mai multe bucle de reglare (mai multe regulatoare automate);

6.          Dupa viteza de raspuns a IT la un semnal aplicat la intrare se deosebesc :

SRA pentru procese rapide - cand constantele de timp ale IT nu depasesc 10 secunde (actionarile electrice);

SRA pentru procese lente - cand IT au constante de timp mai mari si de multe ori au si timp mort;

7.          Dupa modul de anihilare a marimii perturbatoare, pot fi:

o      SRA dupa abatere - care nu folosesc direct informatiile privind mimea perturbatoare, ci actiunea acesteia sub forma abaterii ε a marimii reglate x_e fata de valoarea prescrisa a marimii de referinta;

o      SRA dupa perturbare - in care marimea perturbatoare este masurata direct si se actioneaza direct asupra marimilor procesului (realizarea lor este greoaie - numar mare de marimi perturbatoare);

o      SRA combinate sau in cascada - contin atat sisteme dupa abatere (cu reactie) cat si sisteme dupa perturbare;

8.          Dupa caracteristicile constructiei dispozitivelor de automatizare se deosebesc:

SRA unificate - cand toate marimile care circula sunt unificate, adica au aceeasi gama si aceeasi natura; la sistemele unificate, diferite blocuri ale dispozitivelor de automatizare pot fi conectate in diferite moduri rezultand astfel o varietate mare de structuri realizate cu un numar relativ mic de elemente componente;

SRA specializate - cand nu se intampla acest lucru;

9.          Dupa agentul purtator de semnal se deosebesc:

SRA electronice,

SRA pneumatice,

SRA hidraulice,

SRA mixte.

Tema 1. Notiuni generale despre Sisteme de Reglare Automata (SRA)

Fisa suport 1.2. Schema bloc a unui SRA. Marimi de intrare/iesire

SCHEMA BLOC

ELEMENTE COMPONENTE:

EC   - element de comparatie

RA   - regulator automat

EE  - element de executie

Tr    - traductor

IT- instalatie tehnologica

MARIMI DE INTRARE/IESIRE:

X_i - marimea de intrare in sistem

X_r - marimea de reactie

ε- semnalul de eroare (abaterea)

X_c- marimea de comanda

X_m    - marimea de executie

X_p- marimi perturbatoare

X_e- marimea de iesire

Tema 1. Notiuni generale despre Sisteme de Reglare Automata (SRA)

Fisa suport 1.3. Rolul elementelor componente

Elementul de comparatie (EC) are rolul de a compara permanent marimea de iesire a instalatiei tehnologice cu o marime de acelasi fel cu valoare prescrisa (considerata constanta), rezultatul comparatiei fiind semnalul de eroare ε (abaterea); este de regula un comparator diferential;

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operatii asupra marimii ε primita la intrare, respectiv are rolul de a prelucra aceasta marime dupa o anumita lege, numita lege de reglare, rezultatul fiind marimea de comanda Xc aplicata elementului de executie;

Elementul de executie (EE) are rolul de a interveni in functionarea instalatiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglati conform marimii de comanda transmise de RA;

Instalatia tehnologica (IT) este in cazul general un sistem supus unor actiuni externe numite perturbatii si actiunii comenzii generate de RA, a carui marime de iesire este astfel reglata conform unui program prescris;

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reactie negativa a SRA, si are rolul de a transforma marimea de iesire a IT, de regula intr-un semnal electric aplicat EC;

Convertorul electro/pneumatic sau pneumo/electric (CONV I/P sau P/I) are rolul de a converti semnalul obtinut la iesirea RA intr-un semnal de alta natura fizica, necesar pentru comanda EE, atunci cand acestea sunt diferite; daca semnalul de la iesirea RA si cel necesar pentru comanda EE sunt de aceeasi natura fizica, atunci convertorul poate sa lipseasca;

Tema 1. Notiuni generale despre Sisteme de Reglare Automata (SRA)

Fisa suport 1.4. Descrierea functionarii dupa schema bloc

Functionarea SRA :

• Marimile perturbatoare Xp actioneaza asupra instalatiei tehnologice IT, determinand variatii ale marimii reglate;

• Variatiile marimii reglate sunt masurate, semnalizate si prelucrate, prin intermediul traductorului Tr, cuplat in sistem pe legatura de reactie negativa, obtinandu-se la iesirea acestuia un semnal de reactie Xr, de aceeasi natura fizica cu semnalul de intrare in sistem;

• Prin intermediul elementului de comparatie EC, semnalul de reactie Xr de la iesirea traductorului este comparat cu marimea de intrare Xi, proportionala cu valoarea prescrisa a marimii de referinta X₀, rezultand la iesirea comparatorului (de regula diferential, aflat in constructia RA, pe intrarea cestuia), un semnal de eroare ε = x_i - X_r

• Semnalul de eroare ε este amplificat prin intermediul unui amplificator din constructia regulatorului automat RA si transformat intr-un semnal de comanda Xc (prin circuitul de reactie care fixeaza legea de reglare, circuit aflat in RA), la iesirea RA;

• Semnalul de comanda Xc, actioneaza asupra servomotorului elementului de executie EE, punand in miscare organul de reglare, in sensul anihilarii erorii de functionare ε

• Daca semnalul de comanda este de natura fizica diferita de semnalul necesar actionarii servomotorului, atunci, intre regulatorul automat RA si elementul de executie EE se cupleaza un convertor CONV I/P sau P/I, care realizeaza conversia semnalului de comanda; altfel, convertorul poate sa lipseasca;

• Dar marimile perturbatoare Xp continua sa-si exercite influenta asupra parametrului reglat din instalatia tehnologica IT, ale carui variatii sunt percepute si prelucrate de traductorul Tr (de regula, cuplat local pe IT), si procesul de reglare se reia (continua).