Predavanje 8 - PBF

Ž. Kurtanjek: Automatizacija 2007
dnosti). Zbog suprotnog djelovanja se upotrebljava naziv negativna povratna veza. Na
primjer, potrebno je smanjiti pritok melase ako je razina u reaktoru iznad referentne vrijednosti,
ili potrebno je povećati pritok energije (topline) ako je temperatura ispod referentne.
Za procese koji imaju negativni statički koeficijent pojačanja se umjesto negativne
povratne veze mora upotrebiti pozitivna povratna veza kako bi se osigurala kompenzacija
poremećaja i stabilnost upravljanja.
Na proces istovremeno djeluje promjena iz okoline i promjena na osnovi povratne informacije
iz procesa, dakle postoji povratni zatvoreni krug informacije.
Bitna osobina upravljanja u povratnoj vezi je jednostavnost algoritma upravljanja. Upravljačka
veličina se često dobije množenjem razlike ulaznih informacija s konstantom ( pojačanje
). Nezavisnost algoritma upravljanja o modelu procesa omogućuje upravljanje
složenim procesima za koje ne raspolažemo s matematičkim modelima, bilo da su procesi
suviše složeni ili su čak nepoznati.
Primjer: regulacija temperature u bioreaktoru
Regulacija temperature u bioreaktoru je obavezna zbog velike osjetljivosti procesa rasta
mikroorganizama i proizvodnje metabolita o temperaturi. Regulacija se provodi u povratnoj
vezi ( slika 3.5 ). Ulazna upravljiva veličina X P je protok vode kroz plašt bioreaktora
( izmjenjivač topline ). Stanje procesa Y ( izlazna veličina ) je temperatura T u bioreaktoru
koja se mjeri standardnim termometrom Pt 100 . Upravljački sustav je računalo ( PC ).
Ulazna informacijska veličina X I je podatak o temperaturi u određenom trenutku koji su
unosi u računalo iz okoline ili se čita iz zapisa ("file"). Povratni krug je ovdje ostvaren
tako da se informacija o temperaturi u reaktoru prenosi računalom ponovo na ulazni pritok
u reaktor.
Mehanizam regulacije možemo objasniti na slijedeći način. Na reaktor djeluje poremećaj
koji ima za posljedicu promjenu temperature. Poremećaj može, na primjer, biti prouzročen
na slijedeće načine: zbog promjene u pritoku melase, promjene u brzini rasta mikroorganizama,
posljedica promjene protoka ili temperature u izmjenjivaču topline, promjene
temperature okoline, ili kombinacijom svih promjena. Djelovanje poremećaja rezultira
promjenom temperature u reaktoru, temperatura se mjeri i informacija se uspoređuje s
ulaznom informacijom iz okoline. Ako je poremećaj izazvao porast temperature u odnosu
na ulaznu informaciju, regulator (koji je u najjednostavnijem slučaju pojačalo) daje upravljački
signal koje pojačava razliku izmjerene temperature i ulazne informacije. Upravljačka
veličina je informacija koja se pretvara u fizičku akciju tako da se djeluje na regulacijski
ventil kojim se mijenja protok vode u izmjenjivaču. Kada je pozitivna razlika
na ulazu u regulator smanjuje se protok a kada je razlika negativna protok se povećava.
Suprotan predznak promjena je posljedica negativne povratne veze.
Najznačajnije značajke upravljanja u povratnoj vezi su:
151