Grondslagen voor het besturen en regelen

image\dummy.gif

Besturen en regelen

In de techniek kunnen grootheden zowel worden bestuurd als ook worden geregeld.

Bij het besturen wordt een grootheid beïnvloed, zonder invloeden van buitenaf te kunnen compenseren. Bij het regelen wordt een grootheid op een bepaalde waarde gehouden, invloeden van buitenaf kunnen worden gecompenseerd.

Besturen betekent in het volgende voorbeeld dat de mens de verwarmingscapaciteit op een vaste waarde instelt. De verwarmingsradiator kan het dalen van de omgevingstemperatuur in de ruimte door het openen van ramen niet compenseren.

Regelen betekent in het hieronder weergegeven voorbeeld dat de mens de verwarmingscapaciteit verhoogt wanneer de omgevingstemperatuur onder 20 °C daalt. Wanneer de kamertemperatuur boven 20 °C stijgt, vermindert hij de verwarmingscapaciteit.

image\steuern_regeln.gif

Basisbegrippen m.b.t. het regelen

De stroom voor de elektrische verwarming is in het voorbeeld de Regelgrootheid. De te veranderen weerstand is de Actuator. De hand, die de actuator bedient, is de Insteller. De daadwerkelijke kamertemperatuur is de Regelgrootheid of de actuele waarde. De gewenste kamertemperatuur is de Instellingsgrootheid of de instelwaarde. De elektrische verwarming is het Regeltraject. De thermometer is de Sensor. Het temperatuurverlies door het geopende raam is de Storingsgrootheid.

Dat betekent dus: De mens meet de regelgrootheid (kamertemperatuur) aan de sensor (thermometer), vergelijkt de regelgrootheid (kamertemperatuur) met de instellingsgrootheid (gewenste ruimtetemperatuur) en regelt met de insteller (hand) via de actuator (te veranderen weerstand) de regelgrootheid (verwarmingsstroom) om de storingsgrootheid (temperatuurdaling door geopend venster) te compenseren. De mens is dus de Regelaar.

image\steuern_regeln_text_nl.gif

 

De Stelinrichting wordt gevormd door: actuator en insteller.

Insteller en regelaar tezamen vormen de Regelinrichting.

In het volgende beeld vindt u een abstracte weergave van de hierboven beschreven stand van zaken.

Het vergelijkingselement vergelijkt de referentiegrootheid via de sensor met de regelgrootheid. Wanneer de referentie- en de regelgrootheid van elkaar afwijken, vloeit hieruit een positief of negatief regelverschil voort, dat op zijn beurt een wijziging van de regelgrootheid bewerkstelligt.

image\regelkreis_nl.gif

Regelkring

De regelgrootheid x beïnvloedt via de regelinrichting de instelgrootheid M. Daardoor ontstaat er een in zich gesloten circuit, dat ook als Regelcircuit wordt aangeduid.

Wanneer het raam in het bovenstaande voorbeeld wordt geopend, daalt de temperatuur in de kamer. De mens moet de verwarmingscapaciteit van de verwarmingsradiator verhogen. Wanneer de verwarmingscapaciteit te sterk wordt verhoogd, wordt het te warm. De mens moet de verwarmingscapaciteit verlagen.

Wanneer de verwarmingscapaciteit te snel wordt verhoogd resp. wordt verlaagd, dan begint het regelcircuit te trillen. De kamertemperatuur schommelt. Het is ofwel te koud of te warm. Om dat te voorkomen, moet de mens de verwarmingscapaciteit voorzichtig en langzaam verlagen of verhogen.

Regelverschil

Het regelverschil is het verschil tussen de referentiegrootheid en de regelgrootheid. Daaruit volgt analoog: de afwijking van een actuele waarde ten opzichte van een instelwaarde.

e = SP – PV

Het regelverschil e leidt tot een verandering van de instelgrootheid y.

Aan de hand van het bovenstaande voorbeeld kan dat goed duidelijk worden gemaakt: Wanneer bij een gewenste temperatuur van 20 °C (= instellingsgrootheid SP) de kamertemperatuur 22 °C (= regelgrootheid PV) bedraagt, is het regelverschil:

e = SP – PV = 20 °C - 22 °C = -2 °C

Het negatieve voorteken betekent hierbij een omkering van de werking, d.w.z. dat de verwarmingscapaciteit wordt verlaagd.

In de inertietoestand van een regelcircuit is het regelverschil nul of zeer gering. Wanneer de referentiegrootheid verandert of wanneer er een storing ontstaat, doet er zich een regelverschil voor. Het regelverschil wordt via de instelgrootheid M afgeregeld.

 

Regelaargrondslagen

Beschrijving van de afzonderlijke parameters

PI-regelaar

 

Verwarmingsregelaar

Flankbesturing