Aplikacje regulacji w ostatniej dekadzie znacznie się zmieniły ? od regulatorów PID (proporcjonalno-całkująco-różniczkujących), CNC (komputerowego sterowania numerycznego) i PLC (sterowników programowalnych) do systemów wykorzystujących nowoczesne algorytmy sterowania, czarujących wyrafinowanymi interfejsami użytkownika i wbudowaną inteligencją oraz oferujących wyjątkowo dużą elastyczność programowania. Wiele jednak z tego, czego uczą na studiach i rozmaitych kursach, nadal jeszcze nie jest zaimplementowane w mniejszych, prostszych systemach regulacji, np. stosowanych w zakładach produkcyjnych. Jedynie skomplikowane i drogie systemy wykorzystują techniki regulacji, których uczą uniwersytety.
Na przykład metodę dostrajania regulatora PID z wykorzystaniem techniki Zeigler-Nichols poznają wszyscy studenci na akademickich kursach regulacji. Mimo to dostrajanie pętli PID regulatora procesu wykonuje zazwyczaj wytrawny weteran ?podkręcający? przysłowiowe pokrętła wzmocnienia. Kiedy ostatnio wykorzystałeś miejsce geometryczne pierwiastków lub narysowałeś charakterystykę Bodego? Zapewne jakiś czas temu.
Rzeczywiście, wydaje się, że po uzyskaniu dyplomu teoria regulacji sprowadza się do naciskania kombinacji klawiszy Ctrl-Alt-Delete. Dlaczego? W którym miejscu zanika związek pomiędzy akademickimi kursami regulacji a zastosowaniem w przemyśle? Powód występowania tego zjawiska przypisać można brakowi pragmatycznych narzędzi, które umożliwiałyby zarówno analizę, jak i wdrożenie. Jednak nowe narzędzia, pochodzące z takich przedsiębiorstw jak National Instruments (LabView) i Mathworks (Matlab), zapewniają łączność pomiędzy analizą i zastosowaniem. Nie ma już dzisiaj potrzeby sięgać zbyt daleko w instalację produkcyjną, aby znaleźć ślady występowania wielu systemów wykorzystujących programy ze znakomitymi interfejsami graficznymi użytkownika, takie jak LabView. LabView rzeczywiście zrewolucjonizowało gromadzenie danych i monitorowanie procesu.
Na przykład programowanie transformacji Fouriera lub wykonanie analizy widmowej zasilania w oknie Hanninga polega na prostym kliknięciu na kilku blokach i połączeniu lub ?okablowaniu? ich razem.
Dziesięć lub piętnaście lat temu do takiego zadania potrzebna była osoba umiejąca programować w czasie rzeczywistym i dobrze znająca się na wdrażaniu algorytmów specjalnych w czasie rzeczywistym.
Matlab daje inżynierom wyjątkowo efektywny zestaw narzędzi analitycznych do rozwiązywania zagadnień regulacji i modelowania w szerokim zakresie. Za pomocą Real Time Workshop (warsztatu czasu rzeczywistego) firmy Mathworks można załadować model Simulink bezpośrednio do DSP (cyfrowego procesora sygnałów) lub wbudowanego procesora. Dzisiejsi inżynierowie automatycy mają do dyspozycji parę efektywnych i łatwych w użyciu narzędzi.
Co to wszystko oznacza? Otóż praca inżyniera automatyka stanie się łatwiejsza dzięki nowym narzędziom integrującym analizę i zastosowanie. Jednocześnie zadania staną się trudniejsze, ponieważ od inżynierów będzie się więcej oczekiwać ze względu na łatwiejszy dostęp do nowych narzędzi. Techniki multimedialne zwiększyły zainteresowanie studentów, dzięki nim wykłady przy tablicy z kredą w ręku odeszły w przeszłość. Podobnie nowe narzędzia sterowania zwiększyły zainteresowanie inżynierów i sprawią, że programowanie logiki drabinkowej, ręczne dostrajanie regulatorów PID i cyfrowe sygnały wyjściowe numeryczne również odejdą do lamusa.
"Rzeczywiście, wydaje się, że po uzyskaniu dyplomu teoria regulacji sprowadza się do naciskania kombinacji klawiszy Ctrl-Alt-Delete"
lPrzyszłość niesie znacznie prostsze programowanie graficzne, automatyczną i nowoczesną implementację strojenia oraz kolorowe i bogate w informacje graficzne parametry wyjściowe.
Zatem czy jakaś chmura zasłania ten promyk słońca? Musimy dbać o kontynuację rozumienia podstaw techniki regulacji i tego, co robimy. Nie możemy traktować elementów regulacji jako zupełnie czarnej skrzynki, gdy programy komputerowe instruują nas, jak monitorować i regulować posiadane systemy. Są one znakomitymi przewodnikami i narzędziami, niezbędna jest jednak znajomość podstaw teorii regulacji, aby ich prawidłowo używać. Czy na kursach będziemy się uczyć o tych nowych narzędziach? Idę o zakład, że tak! Gwarantuję jednak, że nasi studenci nadal będą się uczyć o wykresie Evansa miejsc geometrycznych pierwiastków, charakterystykach Bodego i wykresach Nyquista, jak również o wszystkich innych narzędziach, tak ważnych do rozumienia podstaw techniki regulacji.
Thomas R. Kurfess jest profesorem w Szkole Technicznej Inżynierii Mechanicznej George?a W. Woodruffa.