cap5. sranl

25
 SISTEME DE REGLARE AUTOMATĂ NELINIARE - 1 -  Capitolul 5 5. SISTEME DE REGLARE AUTOMAT Ă NELINIARE 5.1. Principalele probleme ale sistemelor neliniare Comportarea sistemelor liniare este descris ă matematic de ecuaţii diferenţiale liniare; sistemele automate neliniare pot fi definite ca acele sisteme a căror comportare este descrisă matematic de ecuaţii diferenţiale neliniare. Alegerea corespunzătoare a punctului static de funcţionare în jurul căruia se efectuează liniarizarea permite obţinerea unor modele aproximative liniarizate, cu un grad redus de valabilitate în jurul acestui punct. Orice sistem automat este caracterizat de prezen ţa anumitor neliniarit ăţi. În multe cazuri, efectele acestor neliniarit ăţi nu determină însă deosebiri sensibile ale comportării sistemului în comparaţie cu comportarea unui sistem perfect liniar. Aceste neliniarit ăţi poartă denumirea de neliniarit ăţ i neesen  ţ iale, iar sistemul poate fi înlocuit prin modelul său liniar. În alte cazuri, neliniarităţile din sistem determină o comportare mult diferită de cea a unui sistem liniar. Aceste neliniarit ăţi poartă numele de neliniarit ăţ i esen  ţ iale. La sistemele neliniare nu mai poate fi aplicat principiul suprapunerii efectelor (superpozi ţiei). 5.2. Tipuri de neliniarităţi În cadrul structurilor uzuale de sisteme de reglare se întâlnesc neliniarit ăţi de tipurile prezentate în figura 5.1 pentru dependen ţa intrare-ieşire. Toate aceste caracteristici sunt formate din segmente de dreapt ă, deci sunt liniare pe por ţiuni. y u Sistem automat neliniar

Upload: elisavnirolf

Post on 01-Nov-2015

235 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Automatizari

TRANSCRIPT

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 1 -

    Capitolul 5

    5. SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    5.1. Principalele probleme ale sistemelor neliniare

    Comportarea sistemelor liniare este descris matematic de ecuaii difereniale liniare; sistemele automate neliniare pot fi definite ca acele sisteme a cror comportare este descris matematic de ecuaii difereniale neliniare.

    Alegerea corespunztoare a punctului static de funcionare n jurul cruia se efectueaz liniarizarea permite obinerea unor modele aproximative liniarizate, cu un grad redus de valabilitate n jurul acestui punct.

    Orice sistem automat este caracterizat de prezena anumitor neliniariti. n multe cazuri, efectele acestor neliniariti nu determin ns deosebiri sensibile ale comportrii sistemului n comparaie cu comportarea unui sistem perfect liniar. Aceste neliniariti poart denumirea de neliniariti neeseniale, iar sistemul poate fi nlocuit prin modelul su liniar.

    n alte cazuri, neliniaritile din sistem determin o comportare mult diferit de cea a unui sistem liniar. Aceste neliniariti poart numele de neliniariti eseniale.

    La sistemele neliniare nu mai poate fi aplicat principiul suprapunerii efectelor (superpoziiei).

    5.2. Tipuri de neliniariti n cadrul structurilor uzuale de sisteme de reglare se ntlnesc neliniariti de tipurile prezentate n figura 5.1 pentru dependena intrare-ieire. Toate aceste caracteristici sunt formate din segmente de dreapt, deci sunt liniare pe poriuni.

    y u Sistem automat neliniar

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 2 -

    Fig. 5.1. Tipuri de neliniariti

    5.3. Regulatoare automate neliniare Sistemele automate neliniare, spre deosebire de sistemele automate liniare, folosesc regulatoare neliniare. Aceste regulatoare au avantajul preului redus datorit simplitii constructive i dezavantajul performanelor mai slabe ale sistemului automat prin comparaie cu sistemul prevzut cu regulator liniar. Regulatoarele automate neliniare au de obicei caracteristici statice de tipul releu cu histerezis (regulatoare bipoziionale) sau de tipul releu cu zon de insensibilitate i histerezis (regulatoare tripoziionale).

    Semnalul de ieire al regulatorului bipoziional are dou stri: oprit sau pornit, nchis sau deschis, etc. Semnalul de ieire al regulatorului tripoziional are trei stri: deschidere, oprit, nchidere sau rotire stnga, oprit, rotire dreapta, etc. Regulatoarele bipoziionale sau tripoziionale pot funciona:

    y y y y

    u u u u

    Zon de saturaie Zon de insensibilitate

    Zon de insensibilitate i saturaie

    Releu ideal

    Releu cu zon de insensibilitate i

    histerezis

    y

    u

    y

    u

    y

    u

    Releu cu zon de insensibilitate

    Releu cu histerezis

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 3 -

    - cu energie preluat din procesul automatizat i se numesc regulatoare directe;

    - cu energie auxiliar preluat din surse special construite (este cazul regulatoarelor electronice, pneumatice) i se numesc regulatoare indirecte.

    Semnalul de ieire al regulatoarelor de tipul tot sau nimic poate atinge numai dou stri: u = 0, ceea ce poate reprezenta starea de oprit, sau de nchis, sau de nealimentat; u = UN, ceea ce poate reprezenta starea de pornit, sau de deschis, sau de alimentat. Regulatoarele bipoziionale electro-mecanice fr energie auxiliar sunt cele mai utilizate, deoarece sunt foarte simple, preul este avantajos i fiabilitatea este bun. Contactele de comand ale acestor regulatoare sunt cu sacadare (acionare brusc) i au o putere de rupere important. 5.3.1. Regulatoare tot sau nimic directe

    Regulatorul cu lamel bimetalic din figura 5.2 servete la reglarea bipoziional a temperaturii i este cunoscut sub denumirea de termostat cu lamel bimetalic.

    Fig. 5.2. Termostat cu lamel bimetalic.

    1- Lamel bimetalic 2- Suport izolator 3- Dispozitiv de reglare a valorii

    referinei 4- Contact electric 5,6- Borne de legtur electric

    3

    45 6

    1

    2

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 4 -

    Conine o lamel 1 format din dou metale identice ca form i

    suprapuse, dar de naturi diferite, una din alam si cealalt din fier-nichel. Sub aciunea cldurii, datorit coeficienilor de dilatare diferii (mai mare pentru alam i mai mic pentru fier-nichel), lamela din bimetal se curbeaz i acioneaz un contact electric 4. Lamela bimetalic ndeplinete i rolul de traductor de temperatur.

    Termostatul din figura 5.3 funcioneaz de asemenea pe principiul dilatrii diferite a materialelor. Tubul exterior 1, din alam, msoar temperatura i acioneaz contactul electric 4 prin intermediul tijei 2 cu coeficient de dilatare neglijabil, care este sudat la extremitate de tubul din alam. Datorit coeficientului de dilataie practic neglijabil, tija 2 confecionat dintr-un aliaj de oel i nichel nu i schimb lungimea. Cele dou elemente efectueaz comparaia deplasrilor prin dilatare i rezultatul conduce la nchiderea sau deschiderea contactului electric 4.

    Fig. 5.3. Termostat cu tij invariabil.

    Termostatul tot sau nimic din figura 5.4 este prevzut cu o sond de

    dilatare cu lichid 1, n care variaia volumului lichidului datorat aciunii temperaturii este transmis membranei metalice elastice 5 prin intermediul tubului capilar, sub forma unei deplasri. Valoarea mrimii de referin este

    1- Tub din alam 2- Tij invariabil 3- Dispozitiv de reglare a

    referinei 4- Contact electric

    1

    2

    3

    4

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 5 -

    stabilit cu ajutorul dispozitivului de reglare 3, sub forma deplasrii unei pri a contactului electric 4.

    Fig. 5.4. Termostat cu sond capilar.

    Presostatul din figura 5.5 este de tipul tot sau nimic i funcioneaz

    pe principiul comparrii forelor care acioneaz pe cele dou suprafee ale unei membrane elastice 1 (burduf elastic), dinspre lichidul a crui presiune se msoar i dinspre un resort elastic 2 cu care se impune referina presiunii.

    Regulatoarele prezentate n figurile 5.25.5 au reprezentate contactele electrice de comand ntr-o manier simplificat. Aceste contacte sunt ntotdeauna cu acionare brusc (cu sacadare) i au puteri de rupere importante.

    1- sond de dilatare 2- Tub capilar 3- Dispozitiv de reglare a

    referinei 4- Contact electric 5- Membran elastic

    1

    2

    3

    45

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 6 -

    Fig. 5.5. Presostat.

    5.3.2. Regulatoare tot sau nimic indirecte (electronice) Pentru sistemele automate n care energia electric de comand necesar

    reglrii atinge valori care nu pot fi suportate de contactele electrice obinuite, se utilizeaz contactoare statice, echipate de cele mai multe ori cu tiristoare.

    Figura 5.6 prezint structura de principiu a unui regulator tot sau nimic electronic.

    Circuitul de intrare al regulatorului este un montaj n punte care funcioneaz n regim dezechilibrat. Braele punii conin traductorul de temperatur de tipul rezistiv R(), poteniometrul Rw de la care se stabilete referina temperaturii i rezistoarele R1 i R3.

    1

    2

    3

    4

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 7 -

    Fig. 5.6. Regulator tot sau nimic electronic.

    Modificarea temperaturii msurate conduce la modificarea reistenei R(), puntea se dezechilibreaz i n diagonala de msurare se obine o tensiune care se aplic pe intrarea amplificatorului de curent continuu, realizat cu un amplificator operaional. Datorit reaciei pozitive a amplificatorului operaional (rezistorul RM), acesta basculeaz i comand pe gril tiristorul nct acesta trece n starea de conducie. Sarcina tiristorului, rezistorul RH, se alimenteaz de la reeaua de curent alternativ monofazat i dac este chiar elementul de nclzire ntr-o instalaie de nclzire electric, atunci aduce aportul de cldur necesar cldirii. Se poate imagina similar un ntreruptor static n varianta trifazat.

    5.4. Reglarea bipoziional Reglarea parametrilor pentru anumite procese tehnologice se obine n general cu ajutorul structurii de reglare clasice cu un regulator, n care regulatorul este bipoziional RABP (fig. 5.7). Regulatoarele cu caracteristic

    220V

    N

    L1

    RH RM

    R3 R1

    Rw R()

    +

    -

    +U

    +U

    -U

    Regulator tot sau nimic ntreruptor de putere

    0V

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 8 -

    neliniar bipoziional sunt frecvent utilizate n unele aplicaii ca urmare a simplitii soluiilor, ns performanele sistemelor automate sunt mai slabe n comparaie cu structurile de sisteme cu regulatoare liniare.

    Fig. 5.7. Schema bloc a sistemului de reglare bipoziional.

    Regulatoarele bipoziionale au o caracteristic de transfer de tipul celei din figura 5.8, iar relaiile analitice care descriu funcionarea acestor regulatoare sunt urmtoarele: signMu =

    pentru regulatorul bipoziional ideal (fig. 5.8. a) i

    +>+=

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 9 -

    comenzilor u ale regulatorului suprtoare prin repetri cu frecven mare, atunci cnd eroarea nu are o cretere sau o descretere ferm la valori 0 .

    Regulatoarele bipoziionale au o caracteristic de releu cu dou poziii (atras i neatras), care de cele mai multe ori nu permite comanda n dou sensuri a unui element de execuie de tipul unui motor electric. De exemplu, pentru un sistem de reglare a temperaturii, nchiderea i deschiderea contactului regulatorului bipoziional poate conecta sau deconecta circuitul de alimentare al rezistorului de nclzire. Pentru acest exemplu, caracteristicile regulatorului bipoziional ideal i real sunt prezentate n figura 5.9.

    Fig. 5.9. Caracteristica regulatorului bipoziional pentru o instalaie de nclzire electric.

    Utilizarea unui regulator bipoziional determin pentru elementul de

    execuie dou valori ale mrimii de comand, deci elementul de execuie are dou regimuri de funcionare determinate de cele dou valori fixe ale comenzii. Asemenea regulatoare se recomand n general pentru procese cu timp mort TM i o constant de timp al cror raport 2,0

    F

    MTT .

    Rspunsul unui sistem neliniar bipoziional, cum este cel din figura 5.7, evideniaz oscilaii periodice a cror amplitudine este determinat de mrimile caracteristice ale neliniaritii. Pentru un proces caracterizat printr-o constant de timp TF i un timp mort TM, respectiv avnd funcia de transfer

    1

    )( +=

    sTeksH

    F

    sTF

    F

    M

    ,

    condus cu un regulator bipoziional care are caracteristica din figura 5.9 b, rspunsul sistemului de reglare cu regulator bipoziional arat ca n figura 5.10. Variaiile n timp ale mrimii reglate y se prezint n legtur cu strile tot sau nimic ale comenzii u generate de ctre regulator.

    0

    u

    umax

    a

    umax

    - +

    u

    0

    b

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 10 -

    Fig. 5.10. Rspunsul sistemului cu regulator bipoziional pentru un proces de ordinul nti cu timp mort.

    Se remarc faptul c ieirea y a sistemului de reglare oscileaz n jurul

    unei valori nominale impuse prin referina r. Perioada T i amplitudinea oscilaiilor sunt bine determinate att de valoarea timpului mort TM, ct i de zona de histerezis ( ... +) a regulatorului. Cu ct timpul mort este mai mic fa de constanta de timp, cu att este mai strns domeniul de oscilaie y al mrimii reglate y. Analiza unui sistem de reglare bipoziional poate fi efectuat pe baza urmtoarelor performane: domeniul de oscilaie al mrimii de ieire y; perioada de oscilaie T a sistemului sau durata unui ciclu de reglare; frecvena de conectare

    Tf 1= ;

    eroarea staionar care reprezint abaterea medie a valorii reglate a ieirii fa de valoarea prescris medst yr = .

    st

    ymin

    ymax

    y

    u

    tT

    TM TM t

    y TF

    TM

    ymed r

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 11 -

    EXEMPLE DE REGLRI AUTOMATE BIPOZIIONALE

    a) Reglarea automat bipoziional a temperaturii cazanului dintr-o instalaie de nclzire

    - Schema tehnologic cu aparatura de automatizare

    TC regulator de temperatur bipoziional, care poate fi un regulator direct de temperatur (termostat cu sond de dilatare i tub capilar) sau un regulator electronic bipoziional. Se amplaseaz n tabloul de automatizare al cazanului. TT traductor de temperatur care se amplaseaz n locul special prevzut n partea superioar a cazanului. Poate fi sonda de dilatare (bulbul) a termostatului de cazan sau senzorul rezistiv de temperatur dac se folosete un regulator electronic bipoziional.

    - Structura de reglare automat bipoziional a temperaturii cazanului

    Comparatorul regulatorului face diferena ntre valorile temperaturilor de referin ref i msurat de traductor i se obine abaterea .

    Conform caracteristicii regulatorului bipoziional cu histerezis se comand pornirile i opririle arztorului cazanului, deci se regleaz temperatura

    p

    yr -

    + m P

    T

    r uRABP E

    y C

    ref

    Arztor

    CAZAN

    Turul instalaiei de nclzire

    Returul instalaiei de nclzire

    TT

    Comand tot-sau-nimic

    u

    TC

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 12 -

    cazanului i implicit temperatura agentului termic pe turul instalaiei de nclzire.

    Regulatorul automat bipoziional RABP i comparatorul C, mpreun, formeaz TC din schema tehnologic cu aparatura de automatizare. Elementul de execuie E este arztorul cazanului, arztor cu aer insuflat sau arztor atmosferic. Arztorul funcioneaz atta timp ct maxUu = i se oprete atunci cnd 0=u . Comanda u de pornire a arztorului devine mrime de intrare pentru automatul secvenial de securitate al arztorului. Acest automat deruleaz n timp secvenele necesare funcionrii n siguran a arztorului, fr pericol de incendiu sau de explozie. Procesul condus P este cazanul i instalaia de nclzire. Traductorul de pe calea de reacie negativ este TT din schema tehnologic cu aparatura de automatizare. Mrimea reglat y este temperatura a agentului termic din partea superioar a cazanului. Referina r este temperatura ref stabilit la termostat (regulator direct) sau la regulatorul electronic (regulator indirect).

    - Rspunsul sistemului de reglare automat bipoziional a temperaturii cazanului

    umax

    - +

    u

    0

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 13 -

    - Performanele sistemului de reglare automat bipoziional a temperaturii cazanului dintr-o instalaie de nclzire domeniul de oscilaie al mrimii de ieire ; perioada de oscilaie T a sistemului sau durata unui ciclu de reglare; frecvena de conectare a arztorului

    Tf 1= ;

    eroarea staionar care reprezint abaterea medie a valorii reglate a ieirii fa de valoarea prescris medrefst =

    ref

    med

    =

    +=

    st

    u

    tT

    TM TM t

    TF

    TM

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 14 -

    b) Reglarea automat bipoziional a temperaturii a.c.m ntr-un boiler Schema tehnologic cu aparatura de automatizare

    TC 1 regulator bipoziional pentru temperatura cazanului TC2 - regulator bipoziional pentru temperatura boilerului TT1 traductor de temperatur al cazanului; poate fi sonda de dilatare (bulbul) a termostatului de cazan sau senzorul rezistiv de temperatur al regulatorului electronic bipoziional. TT2 traductor de temperatur al boilerului; poate fi sonda de dilatare (bulbul) a termostatului de boiler sau senzorul rezistiv de temperatur dac se folosete un regulator electronic bipoziional. PB pompa din circuitul primar al boilerului (pompa de ncrcare a boilerului)

    Structura de reglare automat bipoziional a temperaturii a.c.m. ntr-un boiler

    p

    yr -

    + m P

    T

    r uRABP E

    y C

    refc

    Arztor

    CAZAN

    TC 1

    TT 1

    c

    Comand pornit-oprit

    arztor

    u

    Ap rece din reea

    Ap cald menajer

    BOILER

    TT 2

    TC 2

    refb b

    Comand pornit-oprit

    pomp boiler

    PB

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 15 -

    Regulatorul automat bipoziional RABP i comparatorul C, mpreun formeaz TC2 din schema tehnologic cu aparatura de automatizare. Elementul de execuie E este pompa PB din circuitul primar al boilerului. Procesul condus P este procesul de nclzire care se desfoar n boiler. Traductorul T de pe calea de reacie negativ este TT2 din schema tehnologic cu aparatura de automatizare. Mrimea reglat y este temperatura b a apei calde menajere preparate n boiler. Referina r este temperatura refb stabilit la termostatul (regulatorul direct) sau la regulatorul electronic (regulatorul indirect) al boilerului.

    - Rspunsul sistemului de reglare automat bipoziional a temperaturii a.c.m. ntr-un boiler

    - Performanele sistemului de reglare automat bipoziional a

    temperaturii a.c.m. ntr-un boiler domeniul de oscilaie al mrimii de ieire b; perioada de oscilaie T a sistemului sau durata unui ciclu de reglare;

    refb

    bmed

    =

    +=

    b st

    u

    tT

    TM TM t

    b TF

    TM

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 16 -

    frecvena de conectare a pompei boilerului T

    f 1= ; eroarea staionar care reprezint abaterea medie a valorii reglate a ieirii fa

    de valoarea prescris bmedrefbst =

    c) Modelarea sistemului de reglare automat bipoziional a temperaturii interioare ntr-o locuin individual i analiza funcionrii modelului sistemului

    - Stabilirea structurii de reglare automat a temperaturii interioare Reglarea temperaturii interioare se face prin utilizarea unui termostat,

    amplasat ntr-o camer a cldirii aleas ca fiind reprezentativ. nclzirea se face cu aer cald suflat la o temperatur constant de 400C. Temperatura interioar

    room se regleaz prin aciuni succesive de pornire / oprire a introducerii aerului cald n camer pn ce ajunge la valori ct mai apropiate de temperatura ref , fixat la termostat.

    Termostatul (regulatorul bipoziional) are o caracteristic de tipul releu cu histerezis. Lamela bimetalic a termostatului se deformeaz prin nclzire / rcire i acioneaz un contact electric folosit pentru comanda introducerii aerului cald n locuin. Valorile temperaturilor la care se acioneaz contactul electric sunt stabilite conform graficului din figur, n care se evideniaz ciclul cu histerezis al comenzii u n funcie de temperatura bl a lamelei bimetalice. Intervalul de temperatur corespunztor histerezisului lamelei bimetalice este notat cu .

    Temperatura lamelei bimetalice bl depinde de temperatura camerei room conform relaiei matematice

    1

    0

    ref bl

    u

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 17 -

    ( ) ( )ss

    s roombl

    bl

    += 1

    1 ,

    unde bl reprezint ineria termic a lamelei bimetalice. Camera nclzit se comport ca un element inerial de ordinul nti cu funcia de transfer

    ssH

    22 1

    1)( += . Structura sistemului de reglare automat a temperaturii interioare din locuin se prezint n figura urmtoare.

    - Condiii impuse pentru funcionarea sistemului automat

    Se observ din caracteristica de funcionare )( blfu = a regulatorului bipoziional utilizat c pentru comanda 1=u temperatura camerei room i temperatura lamelei bimetalice bl se ndreapt ctre valoarea dat de 1Kout + ; dac comanda 0=u , atunci temperaturile room i bl descresc ctre temperatura

    out . Funcionarea structurii de reglare automate este posibil numai dac limitele ntre care variaz temperatura lamelei bimetalice bl sunt situate n exteriorul ciclului cu histerezis al termostatului; prin urmare, relaiile de inegalitate necesare a fi satisfcute pentru generarea periodic a comenzilor care produc nclzirea camerei sunt urmtoarele:

    +>+ refout K 1 , < refout .

    - Modelul sistemului de reglare automat a temperaturii n locuina individual

    err +

    outu room+

    bl

    +ref 0

    1

    - 0 +

    K1 s11

    2+

    s11

    b+

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 18 -

    Modelul sistemului de reglare automat a temperaturii este realizat cu ajutorul Simulink din Matlab n dou variante, care difer ntre ele prin modul n care acioneaz perturbaia principal (temperatura exterioar): - varianta 1, n care temperatura exterioar are o valoare constant, adic este temperatura medie diurn (figura V1); - varianta 2, n care temperatura exterioar are variaii sub form sinusoidal de la zi la noapte, cu o anumit amplitudine fa de o valoarea medie diurn (figura V2).

    View of Command & Bimetall ic Lamella

    Temperature

    View of Command & Room Temperature

    18

    Setpoint Indoor Temperature

    1

    450s+1

    Room Transfer Function

    1

    30s+1Bimetall ic LamellaTransfer Function

    5 Average OutdoorTemperature

    40

    Air-Heating Thermostat

    (Relay)

    Figura V1.

    20

    Setpoint Indoor Temperature

    1

    450s+1

    Room Transfer Function

    Day/Night OutdoorTemperature Variation

    Command & RoomTemp. & Outdoor Temp.

    Command & Bimetall ic Lamella

    Temp. & Outdoor Temp.

    1

    30s+1Bimetall ic LamellaTransfer Function

    -10

    Average OutdoorTemperature

    40

    Air-Heating Thermostat

    (Relay)

    Figura V2.

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 19 -

    - Analiza funcionrii modelului sistemului Modelul din figura V1. Simularea se face pentru ref = 180C, out = 50C, C05,1= ,

    CK 01 40= , s4502 = , slb 30=

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 20 -

    Grafice V1.

    Modelul din figura V2. Simularea se face pentru ref = 200C, out = -100C, C01= ,

    CK 01 40= , s4502 = , slb 30=

    Grafice V2.

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 21 -

    5.5. Reglarea tripoziional Regulatoarele automate tripoziionale RATP au o caracteristic de releu cu zon de insensibilitate ca n figura 5.11, iar schema bloc a sistemului de reglare tripoziional este cea din figura 5.12.

    Fig. 5.11. Caracteristica regulatorului tripoziional.

    Fig. 5.12. Schema bloc a sistemului de reglare tripoziional. Datorit zonei de insensibilitate, de lime 2, regulatorul tripoziional poate comanda un element de execuie realizat prin intermediul unui motor electric care se va roti n ambele sensuri. Aceasta deoarece pentru valori

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 22 -

    Fotografii ale unor regulatoare tripoziionale

    EXEMPLU DE REGLRE AUTOMAT TRIPOZIIONAL

    Reglarea automat tripoziional a temperaturii agentului termic din instalaia de nclzire a unei cldiri - Schema tehnologic cu aparatura de automatizare

    TC1 regulator bipoziional pentru controlul temperaturii cazanului

    RA3C P

    refc

    Arztor

    CAZAN

    TT 1

    c

    Comand pornit-oprit

    arztor

    u

    TT 2

    TC 2

    refT

    T

    M

    Comandtripoziional robinet

    de amestec cu trei ci

    TC 1

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 23 -

    TC2 regulator electronic tripoziional pentru controlul temperaturii agentului termic din circuitul de nclzire TT1 traductor de temperatur al cazanului; poate fi sonda de dilatare (bulbul) a termostatului de cazan sau senzorul rezistiv de temperatur al regulatorului electronic bipoziional. TT2 traductor de temperatur pentru agentul termic din circuitul de nclzire; se monteaz imersat sau fixat cu un colier pe conducta de tur dup pompa de circulaie a instalaiei de nclzire P pompa de circulaie a instalaiei de nclzire RA3C robinet de amestec cu trei ci

    Robinetul de reglare cu trei ci are urmtoarea schem bloc funcional:

    Cele trei ci ale robinetului se conecteaz hidraulic astfel:

    - la cazan, care este sursa de cldur cu temperatura constant ( Cc080= );

    - la returul instalaiei de nclzire pentru a realiza amestecul dintre agentul termic preluat din cazan ( C ) i agentul termic preluat din returul instalaiei ( R );

    - la turul instalaiei de nclzire prin care se trimite agentul termic n instalaie la temperatura T reglat prin amestec.

    - Structura de reglare automat tripoziional a temperaturii agentului

    termic din instalaia de nclzire a unei cldiri

    p

    yr -

    + m P

    T

    r uRATP E

    y C

    Temperatura returului

    instalaiei R

    Temperatura turului

    instalaiei T

    Temperatura cazanului (c=800C)

    Poziia unghiular a robinetului

    ( = - 450 ... +450)

    Robinet de

    reglare cu trei

    ci

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 24 -

    Regulatorul automat tripoziional RAT i comparatorul C, mpreun formeaz TC2 din schema tehnologic cu aparatura de automatizare. Elementul de execuie E este servomotorul M al robinetului de amestec cu trei ci RA3C. Procesul condus P este instalaia de nclzire. Traductorul de pe calea de reacie negativ este TT2 din schema tehnologic cu aparatura de automatizare. Mrimea reglat y este temperatura T a agentului termic din partea superioar a cazanului. Referina r este temperatura refT stabilit la regulatorul electronic tripoziional.

    Comparatorul regulatorului face diferena ntre valorile temperaturilor refT i T i se obine abaterea . Conform caracteristicii regulatorului

    tripoziional cu zon de insensibilitate se comand servomotorul M al robinetului de amestec cu trei ci RA3C, care modific temperatura agentului termic pe turul instalaiei de nclzire.

    Pentru valori

  • SISTEME DE REGLARE AUTOMAT NELINIARE

    - 25 -

    Regulatoarele electronice tripoziionale dispun de obicei de posibilitatea modificrii limii zonei de insensibilitate 2 din caracteristica static:

    a) Micorarea zonei de insensibilitate crete precizia reglrii temperaturii n instalaia de nclzire prin acionri mai dese ale robinetului de amestec cu trei ci. n acelai timp, servomotorul robinetului de amestec este suprasolicitat prin porniri i opriri mai dese.

    b) Mrirea zonei de insensibilitate scade precizia reglrii temperaturii n instalaia de nclzire prin acionri mai rare ale robinetului de amestec cu trei ci. Servomotorul robinetului de amestec este mai puin solicitat.

    Unele regulatoare electronice tripoziionale, care comand robinete de amestec cu trei ci pentru instalaii de nclzire din cldiri, sunt prereglate din fabric cu o lime a zonei de insensibilitate 2 de 8K (grade Kelvin).

    M

    L1

    N

    KS KD