Week 1 en 2: Meet en regeltechniek
Regel systemen = een besturingssysteem bestaat uit onderling verbonden elementen en is
ontworpen om een gewenst doel te bereiken. Om een proces te regelen.
X=W?
Regelwaarde Y
Gewenste waarde W
Gemeten waarde X Regelaar
(Thermostaat)
Verstoring
Sensor Proces Actuator
Thermometer Stabiele kamertemperatuur Corrigerend orgaan (verwarming)
Oranje = meet techniek
Wit = regeltechniek, de rest van de kring
Voorbeeld :
Begrip Betekenis
Gewenste waarde W de gewenste kamertemperatuur 20°C
Gemeten waarde X waarde in huis 18°C
Regelaar vergelijkt gewenste waarde met gemeten waarde. Zijn deze niet aan
elkaar gelijk? Wordt er een signaal uitgestuurd regelwaarde y
Regelwaarde y het signaal wat naar de actuator gaat
Actuator beïnvloeder. Een verwarming die aan gaat
Proces Kamertemperatuur, deze kan verstoor worden. Door het openen van een
raam. Wanneer dit gebeurt moet de regelaar aan
Sensor thermometer. Voelt hoe warm het is en geeft dit door aan de regelaar
Meettechniek = gaat alleen over sensoren die een fysische grootheid meten. Bijvoorbeeld
temperatuur(thermometer) drukmeter, volumemeter.
Regeltechniek = diverse type regelaars. Gevolgen van programmeren, proces en product. Omvat alle
technologie en algoritme in de regelkring.
Verschil tussen sturen en regelen
Sturen:
Bij sturen is geen terugkoppeling aanwezig.
Geen meetwaarde van een sensor voor de regelaar = open loop / open kring
Voorbeeld: het is koud verwarming open draaien
Gewenste waarde W regelaar regelwaarde Y actuator proces (verstoring)
Regelen (handmatig):
Sensor is aanwezig maar stuurt dit niet door naar de regelaar. Een persoon leest de temperatuur af
en er wordt handmatig geregeld = gesloten loop met handmatige regeling (closed loop)
Gewenste waarde W regelaar regelwaarde Y actuator proces (verstoring) sensor
persoon regelt gewenste waarde bij
Voorbeeld: de snelheid van een auto. Pedaalauto’s snelheidsmeter mens stuurt bij
,Regelen (automatisch):
Gemeten sensor waarde door de sensor doorgestuurd naar de regelaar. Regelaar meet de grote van
de afwijking en stuurt een signaal, regelwaarde wijzigt = gesloten kring / closed loop
Dode tijd (Td) = tijdsduur tussen ingreep op regelorgaan en verandering van regelgrootheid x
merkbaar wordt. doucheknop warmer zet duur het enkele secondes voordat je dit voelt. Dode tijd
kan zorgen voor te snelle ingrepen en afwijkingen in een proces
Tijdconstante (τ ) (Tc) = de tijd waarop de proces waarde (X) 63% bereikt van het totaal. 63% X van Y.
Voorbeeld: stoom klep gaat open (y) snelle stijging doordat temperatuur verschil groot is delta
t wordt kleiner verlies ontstaat. Stoom is in evenwicht.
Lange tijdconstante betekend een traag proces bij 0e orde geen tijdconstante.
X
X2
X1
T (tijd)
τ
Tc(tijdsconstante )
Regelbaarheid =
Td (dode tijd )
>10 = goed regelbaar
+- 6 = matig / moeilijk
< 3 = niet regelbaar
delta X
Versterkingsfactor (Kr) = verhouding van delta X op een wijziging van delta Y. Kr =
deltaY
hoe sterk veranderd de flow als je de klep verder opent?
Berekening:
250−200 kg /h
Kr = =10
35−30 %
0e orde, Eerste orde en tweede orde processen
0e orde processen = kennen geen tijdsconstante. We regelen direct verandering in X.
Kan wel dode tijd kennen.
Y Y
t t
X X
t
, t Td
Eerste orde proces= snelle toename, langzaam afnemen. Vaak met stoom en heeft wel
Tijdconstante.
Geen dode tijd Wel dode tijd
Tc = tijd om 63% van totale verandering af te leggen.
X1 neemt snel toe na Y1 te versnellen. X zal trager naar de nieuwe waarde oplopen.
Traagheid = τ , bepaald met raaklijnmethoden. 63% waarde van delta X nemen
T
Delta t wordt kleiner en bereikt een nieuw plateau.
t
Zelfregelend proces:
T T 90°C
20°C
t Tc t
63%
Raaklijnen tekenen berekenen: delta T = 70°C (90-20)
0,63 x 70 = 44,1°C 90 - 44,1 = 45,9 °C
2e orde proces = zijn 2 1e orde processen aan elkaar. Heeft wel tijdconstante.
Y
t
X
t
Niet zelf regelend proces: Li = level indicator direct aflezen. Een bak met water stroomt over of
stroomt leeg. Y1 veranderd Y2. X2 wordt dan maximaal tot dat iemand ingrijpt, veranderd niet zelf.
Zelfregelend proces: bij een bepaalde temperatuur ontstaat een nieuw plateau met verschillende
ordes. Regelt vanzelf delta Y = delta X
Verwarmen van een product of huis. Opwarmen van radiatorwater warmte afgeven aan
omgeving.
Versnellen van Y. proces loopt volgens s curve naar nieuwe waarde
,
Regel systemen = een besturingssysteem bestaat uit onderling verbonden elementen en is
ontworpen om een gewenst doel te bereiken. Om een proces te regelen.
X=W?
Regelwaarde Y
Gewenste waarde W
Gemeten waarde X Regelaar
(Thermostaat)
Verstoring
Sensor Proces Actuator
Thermometer Stabiele kamertemperatuur Corrigerend orgaan (verwarming)
Oranje = meet techniek
Wit = regeltechniek, de rest van de kring
Voorbeeld :
Begrip Betekenis
Gewenste waarde W de gewenste kamertemperatuur 20°C
Gemeten waarde X waarde in huis 18°C
Regelaar vergelijkt gewenste waarde met gemeten waarde. Zijn deze niet aan
elkaar gelijk? Wordt er een signaal uitgestuurd regelwaarde y
Regelwaarde y het signaal wat naar de actuator gaat
Actuator beïnvloeder. Een verwarming die aan gaat
Proces Kamertemperatuur, deze kan verstoor worden. Door het openen van een
raam. Wanneer dit gebeurt moet de regelaar aan
Sensor thermometer. Voelt hoe warm het is en geeft dit door aan de regelaar
Meettechniek = gaat alleen over sensoren die een fysische grootheid meten. Bijvoorbeeld
temperatuur(thermometer) drukmeter, volumemeter.
Regeltechniek = diverse type regelaars. Gevolgen van programmeren, proces en product. Omvat alle
technologie en algoritme in de regelkring.
Verschil tussen sturen en regelen
Sturen:
Bij sturen is geen terugkoppeling aanwezig.
Geen meetwaarde van een sensor voor de regelaar = open loop / open kring
Voorbeeld: het is koud verwarming open draaien
Gewenste waarde W regelaar regelwaarde Y actuator proces (verstoring)
Regelen (handmatig):
Sensor is aanwezig maar stuurt dit niet door naar de regelaar. Een persoon leest de temperatuur af
en er wordt handmatig geregeld = gesloten loop met handmatige regeling (closed loop)
Gewenste waarde W regelaar regelwaarde Y actuator proces (verstoring) sensor
persoon regelt gewenste waarde bij
Voorbeeld: de snelheid van een auto. Pedaalauto’s snelheidsmeter mens stuurt bij
,Regelen (automatisch):
Gemeten sensor waarde door de sensor doorgestuurd naar de regelaar. Regelaar meet de grote van
de afwijking en stuurt een signaal, regelwaarde wijzigt = gesloten kring / closed loop
Dode tijd (Td) = tijdsduur tussen ingreep op regelorgaan en verandering van regelgrootheid x
merkbaar wordt. doucheknop warmer zet duur het enkele secondes voordat je dit voelt. Dode tijd
kan zorgen voor te snelle ingrepen en afwijkingen in een proces
Tijdconstante (τ ) (Tc) = de tijd waarop de proces waarde (X) 63% bereikt van het totaal. 63% X van Y.
Voorbeeld: stoom klep gaat open (y) snelle stijging doordat temperatuur verschil groot is delta
t wordt kleiner verlies ontstaat. Stoom is in evenwicht.
Lange tijdconstante betekend een traag proces bij 0e orde geen tijdconstante.
X
X2
X1
T (tijd)
τ
Tc(tijdsconstante )
Regelbaarheid =
Td (dode tijd )
>10 = goed regelbaar
+- 6 = matig / moeilijk
< 3 = niet regelbaar
delta X
Versterkingsfactor (Kr) = verhouding van delta X op een wijziging van delta Y. Kr =
deltaY
hoe sterk veranderd de flow als je de klep verder opent?
Berekening:
250−200 kg /h
Kr = =10
35−30 %
0e orde, Eerste orde en tweede orde processen
0e orde processen = kennen geen tijdsconstante. We regelen direct verandering in X.
Kan wel dode tijd kennen.
Y Y
t t
X X
t
, t Td
Eerste orde proces= snelle toename, langzaam afnemen. Vaak met stoom en heeft wel
Tijdconstante.
Geen dode tijd Wel dode tijd
Tc = tijd om 63% van totale verandering af te leggen.
X1 neemt snel toe na Y1 te versnellen. X zal trager naar de nieuwe waarde oplopen.
Traagheid = τ , bepaald met raaklijnmethoden. 63% waarde van delta X nemen
T
Delta t wordt kleiner en bereikt een nieuw plateau.
t
Zelfregelend proces:
T T 90°C
20°C
t Tc t
63%
Raaklijnen tekenen berekenen: delta T = 70°C (90-20)
0,63 x 70 = 44,1°C 90 - 44,1 = 45,9 °C
2e orde proces = zijn 2 1e orde processen aan elkaar. Heeft wel tijdconstante.
Y
t
X
t
Niet zelf regelend proces: Li = level indicator direct aflezen. Een bak met water stroomt over of
stroomt leeg. Y1 veranderd Y2. X2 wordt dan maximaal tot dat iemand ingrijpt, veranderd niet zelf.
Zelfregelend proces: bij een bepaalde temperatuur ontstaat een nieuw plateau met verschillende
ordes. Regelt vanzelf delta Y = delta X
Verwarmen van een product of huis. Opwarmen van radiatorwater warmte afgeven aan
omgeving.
Versnellen van Y. proces loopt volgens s curve naar nieuwe waarde
,
