Sistemele automate de control și reglare sunt omniprezente atât în mediul industrial cât și în natură.

Pentru a evidenția modul de funcționare al unui sistem automat de reglare vom analiza în continuare reflexul fotomotor al analizorului vizual uman, reflex ce constă în contracția pupilei la lumină, prin acțiunea musculaturii circulare a irisului (Fig. ).

Fig.1 Sistem automat de reglare

Analizatorul vizual este format din 3 subsisteme:

receptor (globul ocular), căile de conducere (nervii optici si oculomotori ) subsistemul central (cortex vizual)

Receptorul propriu-zis al analizorului vizual este retina, având rol de “senzor luminos”, asemeni filmului din aparatul de fotografiat. Fluxul luminos este reglat automat prin acţiunea irisului, care este o membrană cu o deschidere circulară de diametru variabil (pupilă).

Astfel, pentru a asigura o imagine cât mai clară dar și pentru a proteja retina de un flux luminos prea puternic, informația luminoasă este transferată cortexului vizual prin intermediul nervilor optici, este analizată, rezultatul fiind transmis apoi sub forma unui

semnal electric ce comandă gradul de contracție al irisului și implicit diametrul pupilei (între 1,5 mm la lumină puternica pana la 8 mm in intuneric).

Generalizând, un sistem de control automat este proiectat pentru a genera un semnal de comandă care să corecteze comportamentul unui proces, astfel incât să aducă ieșirea procesului la o valoare dorită, denumită referință (Fig. ).

Figura Schema de principiu a unui sistem de control automat

Exemplu: Sistemul de control al temperaturii intrun frigider

Referință - temperatura dorită în casă Iesirea procesului - temperatura Traductor/Senzor - Termocuplu de tip K Regulator – termostat electric Semnalul de comandă - semnalul trimis spre compresor (pornit/oprit) Elementul de execuție - compresorul Perturbație - sursă aleatoare de căldură

In ceea ce privește implementarea sistemelor de control automat in domeniul industrial, aproximativ 95% sunt dezvoltate pornind de la un algoritm de tip Proporțional Integrator Derivator (PID).

Ecuația unui sistem de control automat ideal de tip PID este de forma:

Unde:

u(t) - semnalul de comandă e(t) - eroarea = diferența între valoarea de referință și valoarea masurată KP - constantă de proporționalitate KI - constantă de integrare KD - constantă de derivare

În industrie se folosește forma standard ISA (International Society of Automation)

Unde:

u(t) - semnal de comandă e(t) - eroarea = diferența între valoarea de referință și valoarea masurată KP - constantă de proporționalitate TI - timpul de integrare TD - timpul de derivare

Din punct de vedere al implemntării practice regulatoarele PID se împart în două mari categorii

Regulatoare PID analogice Regulatoare PID digitale

Datorită opțiunilor de integrare în infrastructurile de automatizare, aplicațiile industriale actuale folosesc aproape în mod exclusiv regulatoarele digitale.

Din puncte de vedere constructiv în mediul industrial sunt utilizate în mod special instrumente de panou cu dimensiuni standardizate, regulatoarele PID nefăcând excepție (Fig.)

Fig. DIN IEC 61554:2002-08 - Dimensiuni standard pentru instrumentele de panou industriale

Regulatoare PID de temperatură

1922 – Implementând un sistem de control automat al direcției de tip Proporțional Integrator Derivativ, USS New Mexico obține o eroare de doar 1/6o de la cursul stabilit.

1958 - Chrysler Imperial: prima mașină ce implementează sistemul „Auto-pilot” (Cruise Control ) dezvoltat de Ralph Teetor.

2009 - Hyundai Accent: sistem automat de reglare a temperaturii

2012 - Quadcopter PL2Q Hugin: controlul stabilității este realizat cu ajutorul unui sistem automat de control de tip Proporțional Integral Derivativ

2012 - Centru de prelucrare cu ax vertical Mazak VCS 430A prevăzut cu un sistem automat de control al vibrațiilor