Basi del comando e della regolazione

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Comando e regolazione

Nella tecnica ingegneristica le grandezze possono essere sia comandate sia regolate.

Con il comando si agisce su una grandezza senza poter compensare le influenze esterne. Con la regolazione si agisce su una grandezza in modo da mantenerla su un determinato valore, compensando le influenze esterne.

Nell'esempio seguente, comando significa che la persona imposta la potenza di riscaldamento a un valore fisso. L'unità di riscaldamento non è in grado di compensare la riduzione della temperatura ambiente se si apre la finestra.

Nell'esempio sottostante, regolazione significa che la persona aumenta la potenza di riscaldamento quando la temperatura ambiente scende sotto dei 20 °C e la riduce se la temperatura ambiente sale oltre i 20 °C.

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Concetti di base della regolazione

Nell'esempio, la corrente per il riscaldamento elettrico è la grandezza regolante mentre la resistenza variabile è l'attuatore. La mano che aziona l'attuatore equivale all'organo attuatore. La temperatura ambiente effettiva è la grandezza regolata o valore istantaneo. La temperatura ambiente desiderata è la grandezza di riferimento o setpoint. Il riscaldamento elettrico è il circuito regolato. Il termometro è il sensore. Il calo di temperatura dovuto alla finestra aperta è la grandezza di disturbo.

Questo significa perciò che la persona misura la grandezza regolata (temperatura ambiente) dal sensore (termometro), la confronta con la grandezza di riferimento (temperatura ambiente desiderata) e imposta con l'organo attuatore (la mano) la grandezza regolante (corrente del riscaldamento) attraverso l'attuatore (resistenza variabile) per compensare la grandezza di disturbo (calo della temperatura per la finestra aperta). La persona quindi rappresenta il regolatore.

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Il dispositivo di regolazione è costituito da attuatore e organo attuatore.

Organo attuatore e regolatore formano insieme il dispositivo regolato.

La figura seguente è una rappresentazione astratta di quanto appena descritto.

L'elemento di comparazione confronta la grandezza di riferimento con la grandezza regolata attraverso il sensore. In caso di divergenze tra le due grandezze risulta una differenza positiva o negativa che a sua volta comporta una modifica della grandezza regolata.

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Circuito di regolazione

La grandezza regolata x influenza la grandezza regolante M attraverso il dispositivo regolato creando un circuito chiuso, che viene definito anche circuito di regolazione.

Quando si apre la finestra dell'esempio precedente, la temperatura dell'ambiente scende. La persona deve aumentare la potenza di riscaldamento dell'elemento termico. Se si aumenta troppo la potenza di riscaldamento, farà troppo caldo. La persona deve quindi ridurre la potenza di riscaldamento.

Un aumento o una riduzione troppo rapidi della potenza di riscaldamento rendono instabile il circuito di regolazione. La temperatura ambiente inizierà ad oscillare e farà troppo caldo o troppo freddo. Per evitare questo inconveniente la persona deve aumentare o ridurre la potenza di riscaldamento lentamente.

Differenza di regolazione

La differenza di regolazione è la differenza tra la grandezza di riferimento e quella regolata. Ovvero lo scostamento di un valore istantaneo da un setpoint.

e = SP – PV

La differenza di regolazione 'e' comporta una modifica della grandezza regolante 'y'.

L'esempio precedente è chiaro: se la temperatura desiderata è di 20 °C (= grandezza di riferimento SP) e la temperatura ambiente è di 22 °C (= grandezza regolata PV), risulta la differenza di regolazione:

e = SP – PV = 20 °C - 22 °C = -2 °C

Il segno negativo indica un effetto di inversione, vale a dire una riduzione della potenza di riscaldamento.

Quando lo stato di un circuito di regolazione è costante la differenza è zero o molto bassa. Se la grandezza di riferimento varia o se si verifica un disturbo, si ha una differenza di regolazione che viene compensata dalla grandezza regolante M.

 

Principi di base della regolazione

Descrizione dei parametri

Regolatore PI

 

Comando di un impianto di riscaldamento

Controllo rampa