Что такое объект регулирования

Объектом регулирования называют ту часть системы, которая начинается в месте измерения и кончается в месте приложения регулирующего воздействия. Таким образом, объект регулирования - это та часть тракта регулирования, которая представляет собой участок системы, подлежащий воздействию в соответствии с поставленной задачей.

Местом измерения регулируемой величины называют точку, в которой регистрируется значение регулируемой величины.

Под местом приложения регулирующего воздействия следует понимать точку, в которой происходит активное вмешательство со стороны исполнительного элемента в поток массы или энергии.

Исполнительным элементом является звено на входе объекта, в котором осуществляется активное воздействие на поток массы или энергии. Место осуществления возмущающего воздействия - это лежащая на тракте регулирования точка воздействия величины, не подчиняющейся воздействию системы и нарушающей состояние, которое требуется  соблюдать в соответствии с поставленной задачей (величина возмущающего воздействия).

В значительной степени качество регулирования зависит также от качества объекта регулирования.

Насколько решающим является выбор объекта управления для будущего результата, показывают различные варианты решения по организации циркуляционного кольца системы отопления. Во всех рассматриваемых случаях заданной выходной величиной является температура в помещении. В приводимых схемах прохождения сигналов четко видны различия между вариантами.

Примеры

Регулирование температуры в помещении

В нашем случае речь идет о простом регулировании температуры в помещении. Согласно поставленной задаче, регулируемой величиной является температура в помещении.

Здесь измеряются и компенсируются все влияния внутренних (имеющих место внутри помещения, например, люди, лампы) и внешних (действующих на помещение извне, например, солнечные лучи, наружная температура) величин возмущающего воздействия.

Рис. 1 - Регулирование температуры в помещении

Регулирование температуры воды в подающем трубопроводе

В этом случае осуществляется регулирование температуры в подающем трубопроводе, которая является регулируемой величиной. Она косвенным образом влияет на температуру в помещении. Регулирование позволяет скомпенсировать влияние всех величин возмущающего воздействия, имеющих место в пределах объекта (например, котлы, температура воды в обратном трубопроводе).

Что касается заданной выходной величины - температуры в помещении, - то для нее имеет место управление.

Рис. 2 - Регулирование температуры воды в подающем трубопроводе, управление температурой в помещении

Цепь связи между температурой в помещении и температурой в подающем трубопроводе разомкнут, поэтому мы говорим об управлении температурой в помещении, а не о ее регулировании.

Таким образом, влияние величин возмущающего воздействия на помещение регулированию не поддается.

Регулирование температуры в подающем трубопроводе в зависимости от погодных условий

Самое сильное влияние на температуру в помещении оказывает такая величина возмущающего воздействия, как наружная температура. Если заданное значение температуры в подающем трубопроводе управляется, или отслеживается, по наружной температуре, то при правильно рассчитанной кривой нагрева (она отражает внутренне присущие данной системе закономерности) температуру в помещении удается поддерживать в приемлемых границах.

Рис. 3 - Регулирование температуры в подающем трубопроводе в зависимости от погодных условий

В этом случае также осуществляется лишь управление температурой в помещении. Компенсируется влияние на температуру в помещении наружной температуры.

Регулирование температуры в подающем трубопроводе в зависимости от погодных условий с одновременной компенсацией прочих влияний на помещение

В предыдущем примере в качестве величины возмущающего воздействия учитывалась наружная температура, однако в расчет не принимались влияния, которые оказывают на помещение прочие величины возмущающего воздействия (такие, как влияние ветра, исходящее от ламп тепло и т. п.).

Если эти влияния во всех остальных помещениях данного циркуляционного кольца системы отопления примерно идентичны, то их можно измерить через температуру в помещении, принятом за эталонное, и затем скомпенсировать.

Рис. 4 - Регулирование температуры в падающем трубопроводе с одновременной компенсацией других влияний для эталонного помещения

В данном случае регулируется температура в эталонном помещении (каскадный контур регулирования), а в остальных помещениях только управляется. Здесь результат улучшен на величину вторичной нагрузки, измеренной для эталонного помещения.

Регулирование температуры в подающем трубопроводе в зависимости от погодных условий при индивидуальном регулировании температуры для каждого помещения

В данном случае объединены оба описанных выше контура регулирования (Регулирование температуры в помещении и регулирование температуры в подающем трубопроводе в зависимости от погодных условий).

Рис. 5 - Регулирование температуры в подающем трубопроводе в зависимости от погодных условий при индивидуальном регулировании температуры для каждого помещения

Наружная температура воспринимается системой как главная величина возмущающего воздействия и регулируется централизованно. Вторичные величины возмущающего воздействия, специфические для каждого помещения, подвергаются индивидуальной компенсации.

Этот принцип Вы всегда встретите там, где, например, используются термостатические радиаторные краны.

Но даже и при таком варианте решения нельзя забывать: Регулировать можно только то, что измерено ! Например, температуру воздуха с помощью температурного датчика, встроенного в головку радиаторного крана.

Каскадное или последовательное регулирование: температура в помещении - температура приточного воздуха

При таком варианте решения заданное значение для вспомогательного регулятора (температура приточного воздуха) управляется от главного регулятора (температура в помещении). Главный регулятор фиксирует величину рассогласования для температуры в помещении и формирует задающую величину для вспомогательного регулятора.

Рис. 6 - Каскадный контур регулирования: температура в помещении - температура приточного воздуха

Теперь вспомогательный регулятор будет регулировать температуру приточного воздуха до значения, которое ему "указал" главный регулятор.

Оба регулятора можно независимо друг от друга согласовывать с соответствующим объектом регулирования. Такие возмущения внутри объекта “температура внутри вентиляционного канала”, как наружная температура и колебания в подаче энергии на воздухонагреватель или воздухоохладитель, можно быстро скомпенсировать, после чего они уже не смогут повлиять на температуру в помещении.

Изменения температуры в помещении под воздействием тепла, исходящего от людей, и излучений компенсируются путем изменения заданного значения на вспомогательном регуляторе (температура приточного воздуха).   

Источник: Honeywell

Все статьи