Den automatiske kontrol er det sæt teknikker, der styrer en fysisk størrelse ( f.eks. Temperatur , hastighed , tryk ) uden menneskelig indgriben for at opretholde en given værdi, kaldet sætpunktet . Regulering er negativ feedback, som bruges i et servosystem .
For de andre betydninger af ordet regulering, se Forordning .
Vi ønsker at opretholde temperaturen i et hjem ved 18 ° C , dette er sætpunktet . For at forenkle præsentationen antages det, at udetemperaturen er lavere, og at normal aktivitet inde i boligen ikke producerer meget varme. Der anvendes derfor en varmeanordning .
En strategi er at måle udetemperaturen og kontrollere opvarmningen i henhold til den. For eksempel beregner vi forskellen mellem sætpunktet og udetemperaturen, vi ganger det med en konstant, der bestemmer opvarmningens effekt (inden for de mulige grænser). Dette svarer til en model for varmetab fra boligen ved termisk ledning på væggeniveauet. Følgende bemærkninger kan fremsættes:
Vi taler normalt ikke om regulering af et åbent loop-system, men i dette tilfælde kan vi tale om regulering, fordi vi måler en forstyrrelse af systemet og justerer aktuatorstyringen (opvarmning) efter dette.
Opvarmningen styres nu af en termostat . Sidstnævnte måler den omgivende (indvendige) temperatur i kontrolrummet, hvor det er placeret; hvis det er lavere end ThAmb-setpunktet, skal opvarmningen fungere, ellers slukker den.
Her antages det, at varmeenheden fungerer i alt eller intet : enten fungerer den ved fuld effekt, eller den er slukket. Dette er tilfældet med de fleste elektriske konvektorer . I praksis er termostaten lavet til at fungere med en tildelt og undertiden justerbar delta T ° C kaldet hysterese : temperaturen, hvormed den "skifter", er ikke nøjagtig den samme afhængigt af om temperaturen stiger eller falder. Følgende handling opnås over tid:
Hysteresen gør det muligt at forhindre, at opvarmningen i nærheden af termostatens indstilletemperatur bliver for hurtigt tændt og slukket på en for tidlig måde, hvilket er dårligt for udstyret (træthed + for tidligt slid) og komfort. Resultatet er, at temperaturen svinger omkring indstillingspunktet. Den er velegnet til hjemmebrug.
Hvis vi kontinuerligt kan variere varmeeffekten , kan vi vedtage følgende skema:
Hvis vi vælger konstanten (og placeringen af termostaten i huset ...), vil svingningerne have en lavere amplitude. Men vi kan forestille os, at den maksimale effekt kun vil blive nået en grad under sætpunktet, så hvis udetemperaturen er meget lav, forbliver vi lidt under sætpunktet.
I praksis er moderne varmeapparater udstyret med sensorer, der også måler udetemperaturen, hvilket er lige så afgørende for at tilpasse opvarmningen til behovene. Sådan styres centralvarmere med varmt vandcirkulation i henhold til en vandlov ...
Opvarmning ændrer stuetemperatur målt af en termostat , som igen styrer opvarmningen. Vi taler om en feedback-loop .
Du kan kombinere åbne og lukkede sløjfer: F.eks. I et centralvarmesystem kan du justere den maksimale vandtemperatur i henhold til udetemperaturen og varme eller ikke dette vand efter den indvendige temperatur. Således bestemmer udetemperaturen den maksimale varmeeffekt. Du kan også bruge en termostatventil , som tilføjer et niveau af lokal regulering.
I den mere generelle sammenhæng med PID-regulatorer måles fejlen, som er forskellen mellem sætpunktet og den observerede værdi, hvert øjeblik. Vi beregner afledningen af denne fejl og dens integral over et bestemt tidsinterval. Vi bruger tre koefficienter, der er knyttet til bogstaverne P, I og D:
Vi tilføjer disse tre udtryk for at beregne ordren. At finde de tre koefficienter kan være meget vanskelig.
PID-controlleren kan ikke reagere, før fejlen er observeret. Han forventer ikke. For at overvinde denne mangel kan vi tilføje regulatoren den numeriske simulering af en model af fænomenet, for at forudsige dets reaktioner og forudse.