Diplomová práce - Ústav automatizace a informatiky - Vysoké učení ...

Analýza a syntéza Strana 19
zjednodušení, která provádíme při analýze vlastností objektu, se v uzavřeném regulačním
obvodu nepříznivě projeví tím, že model a reálný objekt se v uzavřeném regulačním
obvodu chovají odlišně. Proto jsou výhodné ty metody identifikace, při kterých je
identifikovaný objekt zapojen přímo v regulačním obvodu (např. identifikace pomocí
adaptivního modelu).
Uvedené potíže vedly k tomu, že se v poslední době rozvíjejí syntézy regulačního
obvodu, u kterých určování vlastností objektu a jeho řízení probíhá současně podle
jediného algoritmu, nebo se vyvíjejí algoritmy řízení, které nevyžadují přesnou identifikaci
objektu. Tyto způsoby řízení označujeme jako adaptivní řízení.
Rozborem fyzikálních jevů, které nastanou během regulačního pochodu, určíme
podstatu regulované veličiny i případných poruchových veličin a odhadneme jejich průběh
v čase. Fyzikální podstata regulované veličiny bude ovlivňovat volbu čidla, které převádí
regulovanou veličinu na signál vhodný k dalšímu zpracování. Časová funkce, podle které
se bude měnit regulovaná veličina, bude především ovlivňovat požadavky na kvalitu a
přesnost regulace, tj. požadavky na dynamiku regulačního pochodu.
Někdy požadujeme, aby regulovaná veličina přesně sledovala řídicí veličinu. Např.
u polohových servomechanismů (obr. 2.1) požadujeme, aby výstupní poloha ϕ 2 hřídele
servomechanismu co nejvěrněji sledovala průběh žádané hodnoty ϕ 1 a vliv poruchových
veličin (zatěžovacích momentů) často ani neuvažujeme. Naopak při regulaci teploty,
napětí, síťového kmitočtu apod. je často žádaná hodnota trvale konstantní a úkolem
regulace je kompenzovat poruchy vstupující do regulovaného objektu.
Ve skutečnosti můžou mít žádané hodnoty regulovaných veličin i poruchy
vstupující do regulovaného objektu zcela obecný průběh. Pro zjednodušení výpočtu
uvažujeme jako vstupní veličiny tzv. typizované funkce, jejichž matematické vyjádření je
snadné a z odezvy regulačního obvodu na tyto funkce můžeme soudit na přesnost a kvalitu
regulace. Nejčastěji používané typizované funkce jsou jednotkový skok, Diracův impuls,
skok rychlosti a zrychlení vstupního průběhu a harmonický průběh.
Akční veličina je výstupní veličinou regulátoru a zároveň vstupní veličinou
řízeného systému. Velikost akční veličiny je vždy omezena. Omezení akční veličiny je
způsobeno jednak tím, že výstupní signál z regulátoru nemůže nabývat libovolně velké
hodnoty, a jednak tím, že vstupní signál do regulovaného objektu se může měnit pouze v
dovoleném rozsahu, který je dán fyzikální podstatou objektu i ekonomickými omezeními.
Omezení jsou v podstatě dvojího druhu. Pro názornost je označíme jako omezení
typu "skála" a "propast". Omezení typu "skála" je omezení na dorazech; toto omezení
nemůžeme nikdy přesáhnout. Např. regulační ventil má krajní polohy, kdy je plně otevřen
nebo uzavřen. Omezení typu "propast" je omezení, jehož překročení může způsobit
poruchu zařízení. Proto musíme zajistit, abychom hodnotu tohoto omezení nikdy
nepřekročili. Např. napětí nebo proud kotvy motoru nesmí nikdy přesáhnout velikost
plynoucí z izolační pevnosti vinutí, popř. jeho přípustného oteplení.,
Respektování omezení veličin značně komplikuje úlohu syntézy. Proto nejčastěji
provádíme syntézu regulačního obvodu bez respektování omezení a potom kontrolujeme,
zda při dané velikosti řídicích a poruchových veličin nastane omezení signálů a jak se
omezení projeví na dynamických vlastnostech celého regulačního obvodu. [Kubík, 1982]
Jak již jsme uvedli výše, syntéza regulačního obvodu ve frekvenční oblasti vychází
ze struktury regulačního obvodu, kde není možné respektovat místo a tvar vstupující
poruchové veličiny, ale je možno dosáhnout pouze požadovaných frekvenčních vlastností
obvodu.