Veličiny mohou být ovládány a regulovány.
Ovládání mění veličiny, aniž by bylo možné kompenzovat vnější vlivy. Regulace udržuje veličinu na určité hodnotě, aby kompenzovala vnější vlivy.
V následujícím příkladu ovládání znamená, že osoba může nastavit tepelotu na pevnou hodnotu. Ohřívač nemůže kompenzovat pokles pokojové teploty při otevření okna.
V příkladu níže regulace znamená, že osoba může zvýšit tepelný výkon, pokud teplota v místnosti klesne pod 20 °C. Pokud teplota v místnosti stoupne nad 20 °C, sníží se tepelný výkon.
Základní principy regulace
V tomto příkladu je proudem pro elektrické vytápění regulovaná proměnná (manipulated value). Proměnný odpor je aktivní člen (actuator). Ruka, která ovládá pohon, je ovládací prvek (control). Skutečná teplota v místnosti je regulovaná proměnná nebo procesní hodnota (process value). Požadovaná pokojová teplota je příkazová proměnná (command variable) nebo požadovaná hodnota. Elektrické vytápění je ovládacím procesem (control process). Teploměr je senzor (sensor). Ztráta teploty při otevření okna je proměnná rušení (disturbance variable).
To znamená, že osoba měří procesní hodnotu (pokojová teplota) se senzorem (teploměr), porovnává procesní hodnotu (pokojová teplota) s příkazovou proměnnou (požadovaná pokojová teplota) a používá akční člen (měnitelný odpor) k ruční regulaci regulované veličiny (topný proud), za účelem kompenzace rušivé veličiny (pokles teploty z otevření okna). Osoba je proto regulátorem.
Ovládací zařízení se skládá z aktivního členu a ovládacího prvku.
Ovládací prvek a regulátor tvoří regulační zařízení.
Následující obrázek poskytuje abstraktní zobrazení výše popsané situace.
Srovnávací prvek používá senzor ke srovnání příkazové proměnné s procesní hodnotou. Pokud se příkazová proměnná a procesní hodnota od sebe liší, bude to mít za následek kladnou nebo zápornou regulační odchylku, která dále zase změní procesní hodnotu.
Regulační smyčka
Procesní hodnota x ovlivňuje regulovanou proměnnou M pomocí regulačního zařízení. Tím se vytvoří uzavřený obvod, který se také nazývá regulační smyčka .
Pokud se ve výše uvedeném příkladu otevře okno, teplota v místnosti klesne. Osoba musí zvýšit tepelný výkon ohřívače. Pokud se tepelný výkon příliš zvýší, teplota v místnosti je příliš vysoká. Osoba musí poté snížit tepelný výkon.
Pokud se tepelný výkon zvyšuje nebo snižuje příliš rychle, začne regulační smyčka kmitat. Teplota v místnosti kolísá. Je buď příliš horko nebo příliš chladno. Aby se tomu zabránilo, musí osoba pečlivě a pomalu snižovat nebo zvyšovat tepelný výkon.
Regulační odchylka
Regulační odchylka je rozdíl mezi příkazovou proměnnou a procesní hodnotou. Jinými slovy: odchylka procesní hodnoty od nastavené hodnoty.
e = SP – PV
Regulační odchylka e přináší změnu regulované proměnné M.
Výše uvedený příklad to velmi dobře ilustruje: pokud při požadované teplotě 20 °C (= příkazová hodnota w) je pokojová teplota 22 °C (= procesní hodnota PV), což má za následek regulační odchylku:
e = SP – PV = 20 °C - 22 °C = -2 °C
V tomto případě záporné znaménko znamená reverzní akci: snižuje se tepelný výkon.
V rovnovážném stavu regulační smyčky je regulační odchylka nulová nebo velmi malá. Pokud se příkazová proměnná změní nebo dojde k narušení, objeví se regulační odchylka. Regulovaná proměnná M opravuje regulační odchylku.