Proporcionalni velikost clena

Až bychom cítili, že je v místnosti teplo, přikládání paliva bychom přerušili a začali opět topit, až by bylo chladno. Nastavování parametrů regulátoru Nastavování parametrů tj. Integrál ve 3 je totiž zpočátku, tj. Uvnitř pásma proporcionality snižuje regulátor výkon topidla přímo úměrně s tím, jak regulační odchylka klesá od hodnoty Δθ k nule. Konstanta Z závisí nepřímo na počáteční teplotě vytápěného prostoru.

Běžně je dnes regulována teplota vzduchu, vody nebo teplonosných médií. Regulovat lze osvětlení, vlhkost, dodávky čerstvého vzduchu, tlak apod. V tomto článku si na příkladě přiblížíme základy fungování regulátorů. Dejme tomu, že chceme v místnosti držet teplotu na nějaké požadované úrovni. Ještě nedávno by se taková úloha řešila dobře známým způsobem: zatopili bychom v kamnech.

Až bychom cítili, že je v místnosti teplo, přikládání paliva bychom přerušili a začali opět topit, až by bylo chladno. Z technického pohledu jde o tzv. Definujme si její základní funkce a funkční prvky.

Topič, v regulační terminologii akční člen, dodává palivo řízené jednotce tzn. Aby rozhodl, kdy přikládat a kdy ne, potřebuje znát hodnotu regulované veličiny, tedy teplotu místnosti. Tu zaznamenají topičovy smysly, které nazveme čidlem.

Proporcionální, PI a PID regulátory ve výstavbě a jejich fungování

Údaje z čidla vyhodnocuje topičův mozek regulátor a na jejich základě spustí akci, tedy topí či netopí — podle toho, je-li chladno říkejme tomu kladná regulační odchylka nebo horko záporná regulační odchylka.

Akce regulátoru na základě vyhodnocení regulační odchylky se nazývá zpětná vazba. Posilme smysly topiče teploměrem a chtějme, aby udržoval teplotu na úrovni 20 °C.

Než získá zkušenost, asi zažehne v kamnech oheň a přikládání ukončí, právě když teploměr ukáže 20 °C. Ovšem s tím, jak bude dál hořet nespálené palivo, teplota ještě chvíli poroste, často vysoko nad 20 °C.

Naopak, začne-li topič znovu topit, až když teplota klesne pod 20 °C, pokles teploty bude ještě chvíli pokračovat, než se plně rozhoří palivo. Regulovaná soustava bude kmitat, což je typické pro toto ruční vytápění.

Proporcionalni velikost clena

Netrapme dál topiče a přibližme si, jak moderní regulátory zajišťují stabilní teplotu na požadované úrovni, bez přetápění či výpadků tepla, bez střídaní horka a chladu. Základní vlastnosti vytápěné stavby Chceme-li regulovat teplotu v domě, neuškodí znát některé jeho tepelně technické vlastnosti. Důležitým parametrem je tzv. Tato veličina číselně vyjadřuje tepelnou ztrátu celého domu při rozdílu vnitřní a venkovní teploty 1 °C. Je závislá na rozlehlosti budovy, tepelné izolaci jejích obvodových stěn, střechy, oken a dveří, a také trochu i na její členitosti.

Je to v praxi vždycky práce pro odborníky, protože nekvalifikované zásahy mohou způsobit provozní problémy až havárii. Pro základní představu však uvedeme ty nejjednodušší zásady a postupy. Volba typu regulátoru Tuto volbu provádíme především podle požadavků technologického procesu.

Praktický význam této veličiny je nejen v regulační technice, ale už při plánování výkonu kotle. Pokud požadujeme, abychom v klidu překlenuli trvalejší zimní Velka velikost pece např. V rámci rozumné rezervy, jak uvidíme níže, je pak vhodné pořídit si kotel s vyšším výkonem, např.

Parametry otopné soustavy Jako zdroj tepla uvažujme kotel, jehož topná voda v primárním okruhu je trvale udržována na konstantní teplotě. Stupeň otevření akčního členu je řízen regulátorem, který získává od teplotních čidel jednak zpětnovazební informace, tedy o okamžité prostorové teplotě v domu a také informaci o okamžité venkovní teplotě.

Ustálená teplota leží tím níže pod požadovanou, čím širší je pásmo proporcionality. Pro překlenutí tohoto nedostatku se proporcionální regulátor doplňuje integračním a derivačním Proporcionalni velikost clena a toto řešení se značí PID. Proporcionální regulátor Tento regulátor otevírá akční člen úměrně velikosti regulační odchylky e tcož je rozdíl požadované a skutečné teploty.

Proporcionalni velikost clena

V našem případě teplovodního vytápění je akční člen čtyřcestný směšovač na začátku vytápění, kdy je dům prochladlý na teplotu θ0, plně otevřený a vhání do topného okruhu maximální tok horké vody z primárního okruhu kotle. V tom se ale skrývá nedostatek čistě proporcionálního řešení.

Proporcionalni velikost clena

Konstanta Z závisí nepřímo na počáteční teplotě vytápěného prostoru. Jinak řečeno, při větších mrazech bude mít regulátor menší zvysujici se clen cviceni Co. V závislosti na zisku Z regulátor ustálí teplotu θS vždy pod požadovanou teplotou θP vždy tak, aby platil vztah kde θE je venkovní teplota.

Čím větší mráz, tím nižší ustálená teplota. Je zřejmé, že takovýto regulátor by zejména v zimě nesloužil tak, jak si představujeme. Pásmo proporcionality Abychom se vyhnuli nepříjemné závislosti konstanty Z na počátečních teplotách a tedy i nízkým ustáleným teplotám, zavedeme tzv. Je to teplotní interval, jehož horní hranici tvoří požadovaná teplota θP a spodní teplota θP — Δθ. Uvnitř pásma proporcionality snižuje regulátor výkon topidla přímo úměrně s tím, jak regulační odchylka klesá od hodnoty Δθ k nule.

PID regulátor

Úzkým pásmem proporcionality, tj. V praxi proto volíme optimální šířku pásma proporcionality Δθ s ohledem na venkovní teplotu tak, aby požadovaná teplota naběhla co nejrychleji, a zároveň tak širokou, aby systém příliš nepřekmitl nebo se nestal nestabilním s trvalým kmitáním.

Jestliže regulujeme za situace, kdy je vysoká venkovní teplota, může pásmo proporcionality zasahovat pod venkovní teplotu, tzn. Překmity teploty a také nestabilní, kmitající soustava jsou důsledkem Proporcionalni velikost clena otopné soustavy. Setkal se s ní náš topič ze začátku článku, když přestal přikládat a teplota přesto stoupala. Podobně může stoupat teplota v domě s ústředním vytápěním, jestliže je při dosažení požadované teploty uzavřen směšovač, ale v topné soustavě ještě cirkuluje horká topná voda.

Proporcionalni velikost clena

Abychom nežádoucím překmitům předešli, měli bychom zvětšit pásmo proporcionality. Ale jak potom ustálit teplotu na požadované hodnotě? Integrační regulátor Chceme-li i při větší šířce Δθ ustálit teplotu nebo jinou regulovanou veličinu přesně na požadovanou hodnotu, což Proporcionalni velikost clena proporcionálním regulátorem v principu nelze, použijeme integrační regulátor.

Proporcionální, PI a PID regulátory ve výstavbě a jejich fungování | Stavebnictvicz

Integrační regulátor může být použit i samostatně, ale nejčastěji je v kombinaci s proporcionálním. Regulátor, který obsahuje proporcionální i integrální složku, se nazývá PI regulátor proporcionálně-integrační a je popsán rovnicemi kde TI v sekundách je konstanta integračního členu regulátoru.

Ostatní proměnné a parametry byly popsány v podkapitole Proporcionální regulace. Integrál ve 3 je totiž zpočátku, tj. Naopak proporcionální člen vytápí podle okamžité regulační odchylky, viz vztah 1 nebo 1'.

Integrační člen jako jediný vytápí i při nulové nebo záporné regulační odchylce. To proto, že kladné regulační odchylky kdy skutečná teplota nedosahuje požadované Proporcionalni velikost clena výstupní signál integračního členu a záporné jej zmenšují.

Proces tak nakonec dokonverguje k požadované teplotě, pří níž je nulová regulační odchylka a proporcionální člen netopí, zatímco integrační člen, který se nemění,vytápí právě tolik, kolik je třeba k udržení požadované teploty. Reference signal je česky Skoková změna požadované teploty. Pro určitý integrál ze 4 pak platí: Relace 5 říká, že hodnota I integrálu regulačních odchylek podle času a tedy i vlastní časový průběh regulační odchylky e t závisí na měrné tepelné ztrátě domu, na rozdílu požadované vnitřní a venkovní teploty a na výkonu otopné soustavy.

A dále, že tento integrál lze ovlivňovat volbou vhodného pásma proporcionality Δθ proporcionálního členu a vhodné konstanty TI integračního členu regulátoru. U moderních PI regulátorů s funkcí autotuning regulátor sám dynamicky otestuje parametry vytápěného prostoru a otopné soustavy a na základě velikostí požadované a vnější teploty pak bez asistence uživatele určí konstanty proporcionálního a integračního členu a tyto v průběhu regulačního procesu upravuje.

Náběh na požadovanou teplotu je pak co nejrychlejší a s Proporcionalni velikost clena překmity. Tento člen reaguje na změnu regulační odchylky a velikost jeho výstupního signálu popisují rovnice kde TD je konstanta derivačního členu v sekundách. Tento člen vytápí, jen když Proporcionalni velikost clena regulační odchylka e ttzn. Jestliže naopak teplota roste a derivace je záporná, nevrací derivační člen žádný signál k akci. Derivační člen společně s proporcionálním a integračním tvoří PID regulátor, jehož odezva je popsána rovnicemi.

Typickým příkladem aktivizace derivačního členu je situace, kdy prudce poklesne venkovní teplota a to se projeví poklesem vnitřní teploty pod úroveň požadované teploty.