Systemen situeren, doe je zo!

Er is een nauw verband tussen regelen en automatiseren: bij elke automatisering komt namelijk een stuk regeltechniek kijken. Een goede regelkring zorgt immers dat het systeem 'automatisch' werkt.

Ieder systeem is anders en streeft een ander doel na. Bij situeren van het systeem maak je bepaalde afwegingen. De vier mogelijke afwegingen zijn:

• sturen of regelen
• continu of niet-lineair
• analoog of digitaal
• eendimensioneel of meerdimensioneel

Hieronder worden al deze afwegingen behandeld.

Sturen versus regelen

Er is een belangrijk verschil tussen sturen en regelen. Dit verschil geeft goed aan waar het in de regeltechniek om gaat. Bij een sturing wordt geen actuele informatie over het te sturen proces gebruikt. De stuurgrootheid geeft enkel aan waar het proces naar toe moet, maar zal niet aangepast worden indien het fout gaat. Een sturing wordt ook wel een open regelsysteem genoemd. Een regeling daarentegen maakt gebruik van de actuele waarde van de te regelen grootheid om te bepalen wat er moet gebeuren. Dit noemt men terugkoppeling van informatie of eenvoudig weg terugkoppeling (Eng. Feedback). Merk op dat elke regeling een sturing inhoudt. Het omgekeerde is echter niet waar.

Een mooi voorbeeld van een regelkring is het 'besturen' van een auto. Indien we een bocht moeten nemen met de auto, dan kunnen we aan het stuur draaien (overeenkomstig de bocht) en verder niets meer doen. Dit zou dan een sturing zijn, die natuurlijk fout zal aflopen. In werkelijkheid controleren we bij elke beweging van het stuur of de auto inderdaad de gewensteweg volgt. We nemen de uitgang van het proces (' de-auto-besturen') waar met onze ogen, vergelijken die 'waarde' met de gewenste toestand en zullen indien er een verschil is, de richting van de auto corrigeren of bijsturen.

Onze hersenen treden hier op als regelaar. Onze zintuigen als meetinstrumenten. Door de werkelijk gevolgde baan van de auto waar te nemen en terug te koppelen, houden we onrechtstreeks rekening met een aantal invloeden op het proces. Zo kan de snelheid van de auto variëren, mag de weg oneffen zijn, mag het windstil zijn of stormen,telkens zullen we (bij een goede regeling) de juiste actie ondernemen. Dit is het grote verschil en de grote 'kracht' van een regeling t.o.v. een sturing. Een sturing zou enkel bij één welbepaalde bocht, bij een effen wegdek bij windstil weer en zonder ook maar enig andere storing, goed werken. Een sturing is bijgevolg voor het merendeel van de analoge toepassingen onbruikbaar.

In het voorgaande voorbeeld vervulde de mens zelf de taak van regelaar. In de praktijk is het natuurlijk de bedoeling om de mens te vervangen door een regelaar, zodanig dat het proces automatisch loopt en blijft lopen zonder tussenkomst van de mens. Op dat ogenblik is het proces geautomatiseerd.

Continu of lineair versus Niet-lineair of discontinu

Bij een discontinue of niet-lineaire regeling zijn er voor het stuursignaal maar enkele instelwaarden mogelijk. Het regelen van de energiestroom met behulp van een schakelaar is hier een voorbeeld van. Dit is dan een aan-uit regeling of niet-lineaire regeling. In het continu geval kan elke waarde tussen twee bepaalde grenzen ingesteld worden zoals bijvoorbeeld bij het instellen van de lichtsterkte met een dimmer of bij een toerentalregeling van een motor.

Analoog versus digitaal

De in- of uitgangsgrootheden van een analoog systeem kunnen in principe binnen bepaalde grenzen alle mogelijk waarden aannemen met een oneindige resolutie. Bovendien kunnen deze waarden op elk mogelijk tijdstip veranderen. Men spreekt dan ook van analoge grootheden of signalen. Bij een digitaal systeem kunnen de grootheden slecht op wel bepaalde tijdstippen veranderen en heeft de waarde van de grootheid slecht een beperkte (vaste) resolutie. Een mooi (maar misschien een beetje verwarrend) voorbeeld om het verschil tussen een analoog en digitaal systeem aan te geven is een 'uurwerk', dat analoog of digitaal kan uitgevoerd worden.

SISO versus MIMO

SISO staat voor het Engels 'Single Input, Single Output'. Een SISO-systeem heeft dus slecht één ingang en één uitgang. MIMO is de afkorting van 'Multi Input, Multi Output' en duidt op een systeem met meerdere ingangen of uitgangen. Een voorbeeld van een MIMO-systeem is een elektrische motor waar spanning en stroom als ingangen beschouwd kunnen worden en toerental en koppel als uitgangen.  

Bron: Khlim.be