Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 189

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 189
Spis treści
1.Interegnum
2.Demografia
3.Polska mocarstwowa
4.Energetyka

Interegnum
 Na fundamencie własnej  (nie cudzej na swoim terenie) gospodarki posadowiona jest siła polityczna i militarna państw. Spektakularny wzrost realnej siły gospodarczej Chin i całego globalnego południa wytrącił władze z rąk Zachodu. 
Gdy świat zachodu przegrywa grę w globalizacje, wolny handel i kapitalizm rynkowy to od tego odchodzi ! USA krytykują szkodliwy mit wspólnoty transatlantyckiej. 
USA chcąc ratować swoją pozycje porzuciły narracje klimatyczną, prawoczłowieczą i demokratyczną. Dla elit i społeczeństw zachodu jest to szok ale im szybciej Europa zmądrzeje, tym lepiej będzie dla nas wszystkich. 

 Stany Zjednoczone już pod koniec XIX wieku były największą gospodarką świata a po I Wojnie wielkie fale amerykańskiego kapitału krążyły już po świecie. USA zadecydowały o wynikach I i II  Wojny. Ale wyparcie perfidnego hegemona z jego utwardzonych pozycji wymagało dwóch wojen światowych i faktycznego zbankrutowania Albionu.
Do wyobraźni coraz większej liczby ludzi dociera teraz to jak poważne będą skutki przegranej przez Zachód wojny z Rosją na Ukrainie. USA widząc niekorzystny rozwój sytuacji wycofały się ze sprowokowanej przez siebie wojny Proxy na Ukrainie ! 
Wyrzucenie Zachodu z Afryki to tylko jedno ziarnko goryczy.
 
 Gospodarczy upadek USA i Europy oraz drukowanie ogromnych ilości pustego pieniądza ( dolar, euro, jen... ) co jakiś czas prowokuje dyskusję o znalezieniu nowej światowej waluty rezerwowej.
Żaden rząd na świecie nie gwarantuje obecnie niczego. Po tym jak dekretem prezydent Nixon w 1971 roku zniósł wymienialność dolara na złoto ($34 za uncje Au), tą strategię dosadnie skomentował John Connally, sekretarz skarbu Nixona: „To nasza waluta, ale wasz problem”
Nikt nikomu nie wierzy i wszyscy inwestują w złoto i ryzykowne nieruchomości. Od lat na wielu aktywach pompowana była bańka wszystkiego, ale metale szlachetne jakoś to dziwnie omijało. Teraz złoto i srebro nadganiają bo inne „aktywa” są już skrajnie przewartościowane. Teraz czeka wszystkich szok gdy okaże się że „papierowe złoto” nie ma pokrycia w fizycznym Au.  
Balony akcji urosły tysiące procent podobnie jak krypto śmieci i nikogo to nie dziwiło. Nieruchomości zdrożały mocno w kilka lat, co nie jest przesadą po wielobilionowych dodrukach pustego dolara i reszty papierów.
Wartość rynkowa całego wydobytego dotychczas złotego  kruszcu (około 210-220 tysięcy ton), wynosi obecnie około 35 bilionów dolarów. Pozostałe do wydobycia zasoby złota (około 133 tysięcy ton) są już niewielkie.
Przy okazji konfliktu o Grenlandię rozważano dyscyplinujący USA pomysł sprzedaży przez Europę (największy wierzyciel USA) amerykańskich obligacji i innych toksycznych śmieci.  Prezydent Trump zagroził blokadą wypłat !
Trzeba przed paniką spokojnie uciekać z USA zanim zablokują akcje, obligacje i fundusze. Jak zablokują wypłaty z akcji, obligacji i funduszy w USA to wszyscy zrozumieją dlaczego drożało prawdziwe złoto, srebro i wszystko co fizyczne. Powstaje jednak niebanalne pytanie dokąd spekulanci mają uciekać ?
 Świat kupuje polskie obligacje nie dlatego że są wiarygodne ale dlatego że nadrukowano mnóstwo dolarów, euro, jenów...

 Możliwe że po okresie bezkrólewia powstanie światowy układ wielobiegunowy.

 Chiny powoli stają się światowym liderem technologicznym. Gdy USA nie były mocno agresywne Chiny słabo się zbroiły ale teraz nadrabiają zaległości. Chiny w całej swojej historii nie były państwem militarystycznym i agresywnym. 
Wielofunkcyjny robotyczny "pies" Lynx M20 chińskiej firmy Deep Robotics, właśnie przeszedł ciężkie filmowane próby w warunkach zimowych. Testy odbyły się w temperaturze do -30C i w głębokim śniegu z którego trzeba się było ratunkowo wygrzebać po zapadnięciu. Robot wykazał się doskonałą inteligencją, niezawodnością i użytecznością. Jest raczej przeznaczony do warunków polarnych. Mógłby bronić Grenlandię przed inwazją Stanów Zjednoczonych ?!
Z przecieków wynika że Chiny mają pewne sukcesy w konstrukcji broni energetycznych, które zdominują XXI wiek !

Demografia
 Chińska polityka ograniczenia dzietności okazała się skuteczna dla szybkiego rozwoju gospodarczego ale dużo za późno z niej zrezygnowano. Całe szczęście dla nich że jednak rodziny miały więcej niż tylko jedno dziecko ale problemem jest nadmiar mężczyzn, którzy nie znajdą w Chinach życiowej partnerki. 
 Kraje III Świata w których ograniczono patologiczną dzietność  też wchodzą na drogę rozwoju. Dla szybkiego długotrwałego rozwoju, dzieci nie może być ani za dużo ani za mało. Ma być w sam raz dla danej gospodarki w danym czasie !  

 III RP bardzo obficie czerpała z potężnej renty demograficznej po PRL.  
 Zdaniem wicepremiera Balcerowicza utrzymanie i wychowanie dzieci to sprawa rodziców. To że Balcerowicza i innych nie postawiono jeszcze przed sądem świadczy jedynie o tym jak bardzo obecna Polska jest skorumpowana. 
Kryzys demograficzny w Polsce wywołały wyłącznie czynniki ekonomiczne - niskie płace, bezrobocie, śmieciówki, drogie mieszkania i kredyty, niskie świadczenia na dzieci, likwidacja pro dziecięcej infrastruktury po PRL, niebezpieczeństwo socjalne, III Światowe rozwarstwienie dochodowe i majątkowe, eksploatacja Polski przez Zachód, wrogie państwo no i rozwielmożniona korupcja. Emigrantki z Polski mają na Zachodzie dzieci ! Tylko 8% młodych kobiet deklaruje że nie chce mieć dzieci. 
Raport przygotowany przez IBRiS (styczeń 2026) podaje że 71 % respondentów deklaruje, że tylko własne mieszkanie zapewnia dobre życie, a 69 % wskazuje brak mieszkania jako barierę w decyzji o posiadaniu dzieci.
Celem dezinformacji polskojęzyczny rząd sporządzał fałszywe prognozy w których współczynnik płodności TFR jakimś magicznym sposobem miał zacząć rosnąć bez żadnego powodu.
Ale prognozy demograficzne OECD z lat 1994–2024 też były fałszywe. Te sporządzone w 1994 roku zakładały, że wskaźnik dzietności w krajach wysoko rozwiniętych (OECD) osiągnie w 2040 roku poziom około 2,1. W 2012 roku prognozy zostały skorygowane i wskazywały nieco ponad 1.8, natomiast obecnie przewidywania sytuują się na poziomie około 1.5. ( "Pensions at a Glance 2025. OECD and G20 Indicators", OECD Publishing, Paris 2025 )

  Wzrostowi gospodarczemu sprzyja kapitał ludzki wysokiej jakości. Skupienie się tylko na zwiększaniu współczynnika płodności TFR (imigranci z najgorszego III Świata !)  doprowadzi do jeszcze dużo większych patologii niż te obecne. Jakość rodziny w jakiej dziecko się wychowuje, ma podstawowe znaczenie dla jego stanu. Kryzys demograficzny jest głównym zagrożeniem dla systemu emerytalnego.  
 W Wiedniu w pierwszych klasach szkół podstawowych ponad połowa dzieci nie mówi po niemiecku, co  uniemożliwia proces edukacji. To zaczyna docierać nie tylko do świadomości obywateli, ale także przedsiębiorców i polityków, którzy widzą, że masowa migracja nie jest żadną prostą odpowiedzią na lukę na rynku pracy.
W nowej strategii rządowej, do 2035 roku, demografia jest już jednym z trzech głównych celów, co pokazuje, że w zamyśle strategicznym wybija się ten problem na pierwszy plan.
Imigranci z najgorszego III Świata to - nieróbstwo, bezrobocie, bezdomność, pasożytnictwo, choroby, narkomania, przestępczość.
Pomarańczowy prezydent Tramp niestety ma racje mówiąc o możliwym wymazaniu Europy !
Szansą Europy jest szybkie zakończenie wojny z Rosją i normalizacja stosunków oraz masowa deportacja „złych” imigrantów oraz realne zachęcenie do posiadania dzieci co wymaga szeregu niepopularnych decyzji a w tym drastycznego zmniejszenia emerytur bezdzietnym i odcięcia różnych  pasożytów od budżetu.  
Obie wojny światowe pogrążyły Europę a USA bardzo w  tych czasach się wzmocniły. Ten scenariusz powtarza się teraz po raz trzeci. Jak można tego nie rozumieć !

 Pojęcie III Świat jest bardzo pojemne i dezinformujące. Legalni imigranci z niektórych krajów chętnie pracują. Uczą się wszystkiego a w tym  języka i dobrze się socjalizują. Bez żadnej łaski powinni dostawać po 3-10 latach obywatelstwo. Do automatycznej decyzji wystarczą dane z ZUS, rejestru karnego i prosty egzamin z języka. Nie wolno im stwarzać żadnych przeszkód. 
Ale inni muszą być deportowani.  

 Skutkiem demografii Japonia jest od trzech dekad w stagnacji. Ale nadal jest potęgą naukowo technologiczną.
Samochód jest najdroższym i najbardziej skomplikowanym masowo produkowanym towarem.
Amerykańska platforma ISeeCars przeanalizowała trwałość samochodów, badając ich zdolność do przejechania ponad 400 tysięcy km. Liderem zestawienia okazała się Toyota. W czołówce znalazły się także Lexus, Honda i Acura... Japonia totalnie dominuje. Niemieckie marki wypadły znacznie poniżej średniej z rankingu. 
Najnowszy ranking Consumer Reports, podobnie jak poprzednie, powstał na bazie opinii kierowców, częstotliwości wizyt w serwisie i problemów, z jakimi musieli się borykać użytkownicy samochodów. Analizie poddano około 380 tys. pojazdów zarejestrowanych w Stanach Zjednoczonych, które wyprodukowano w latach 2020-2025. Najbardziej niezawodne marki samochodów osobowych: Toyota (66 punktów), Subaru, Lexus, Honda, BMW, Nissan, Acura, Biuck, Tesla, Kia... Japonia totalnie dominuje. Niemieckie marki wypadły słabo. Na ostatnim 26 miejscu jest Rivian z 24 pkt.
N.B. Autor lata temu prorokował że niemiecka afera Diesel Gate i akcja karna hegemona będą miały potężny negatywny wpływ na całą niemiecką branże samochodową. Czar prysł i wszyscy widzą że były to gigantyczne oszustwa. Zaniżone przez Niemców o 30-40% zużycie paliwa. Porsche na płycie podłogowej VW. Itd, Itp.
Pozostaje tajemnicą dlaczego Policja czując nosem i widząc dymiące VW TSI od razu nie zatrzymuje dowodów rejestracyjnych oraz samochodów i nie kieruje spraw do sądów. Nie wiadomo dlaczego polscy posiadacze dieslów VW nie dostali odszkodowań i możliwości zwrotu samochodów producentowi. Czy to dlatego że mamy najlepszy niemiecki rząd w Polsce?  

Polska mocarstwowa
 PKP kupuje teraz stare, zużyte wagony osobowe z Niemiec wyprodukowane w okresie 1986-1989. Dawno temu  te wagony w Niemczech były remontowane i zmodernizowane ! 
Stare samochody osobowe,  autobusy, tramwaje, wiatraki, maszyny.  Śmieci czyniące nam szkody na 50 mld Euro rocznie, wyrzucani śmieciowi imigranci, śmieciowa praca w  Amazon z tych likwidowanych w Niemczech i przenoszonych do Polski. 

 Skutkiem rosnącej popularności Temu, Aliexpress... wzrósł bezpośredni import z Chin do Polski. Zmniejsza się import od pośredniczących dotąd handlowców niemieckich i możliwe że z tego powodu Chiny wyprzedzą Niemcy i staną się dla Polski numerem jeden w imporcie.
Chińskie koncerny budują zautomatyzowane magazyny w Polsce i import stanieje i jeszcze wzrośnie.  Janusze biznesu nakładający dotychczas na import z Chin  300% marze zamykają swoje biznesy. Dużo pracy mają Kurierzy. 

Energetyka
 W swoim przemówieniu w Niemieckiej Izbie Przemysłowo-Handlowej w Dessau (styczeń 2026) kanclerz Niemiec Friedrich Merz nazwał wycofywanie się z energetyki jądrowej „fundamentalnym błędem strategicznym”. Ponowne uruchomienie elektrowni jądrowych jest tematem dyskusji obecnego rządu.
Przypomnijmy co to jest strategiczny błąd - To było coś gorszego od zbrodni. To był błąd.
Zielona idiokracja zamknęła czyste elektrownie jądrowe o niskich kosztach wbijając Niemcom nóż w plecy.
 
 Dotychczas były tylko dwie poważne katastrofy w energetyce jądrowej. Reaktor w elektrowni w Czarnobylu był potencjalnie niestabilny czyli jak bomba. Nigdzie w świecie poza ZSRR nie dopuszczono by go do ruchu. Równolegle produkował pluton na potrzeby militarne ! 
Mimo iż projektanci spodziewali się fali Tsunami w Fukushimie to praktycznie nie zrobiono nic aby elektrownie przed nią chronić !    
 
 PSE podały że zużycie Energii elektrycznej w Polsce 2025 roku spadło (!) o 0,87% a jej import zmniejszył się o połowę. Trend spadkowy trwa.
Teraz polski PKB „rośnie” w usługach !

Żart ? Program „Czyste powietrze” sfinansował pompę ciepła do budy dla psa. Uśmiechnij się!  To Twoje podatki czyli pieniądze.

Zimą 2025/26 roku 59% energii elektrycznej w Polsce produkowane jest z węgla. Gdy wiatr nie wieje Zielona generacja jest znikoma.
Polska zimą boryka się ze smogiem. W piecach pali się węglem, drewnem i śmieciami, głównie plastikami i gumą. Ponad 2.5 mln domostw dalej ma archaiczne piece. W Łomży stężenia pyłu PM10 przekroczyło normę o 600 %. Na zdjęciu Smog w Krakowie. 

 Miasta bez energii elektrycznej i cieplnej są w surową zimę martwe. Tak wygląda klatka schodowa bloku w Kijowie po miesiącach braku ogrzewania przy mrozach. Pewnie z przeciekającym dachem.

Gdy na początku III RP w czasach „Balcerowicza łupanego” autor zapytał dlaczego „preferowane są teraz pasożytnicze interesy”  padły natychmiast dwie odpowiedzi:  „Wasze ulice, nasze kamienice”, ”Co za rząd. Sami żydzi i jeden Syryjczyk” To drugie zdanie to tytuł artykułu  w tygodniku NIE Jerzego Urbana.
W świecie kilkadziesiąt bilionów dolarów szuka pasożytniczego, spekulacyjnego zarobku. W krajach skorumpowanych można  spekulować na wszystkim bo łapówkarskie rządy tworzą do tego warunki:  "Zarówno PSE, jak i operatorzy sieci dystrybucyjnych, wydali już bowiem tyle warunków przyłączenia dla fotowoltaiki, wiatraków i magazynów energii, że wielokrotnie przekracza to prognozowane zapotrzebowanie. Problem w tym, że tylko niewielka część projektów jest faktycznie realizowana" 
Spekulacyjne „Projekty” z warunkami przyłączenia są odsprzedawane !. 


Archiwum - Systematyka układów regulacji cd
 Zwraca uwagę to że w realnych układach automatycznej regulacji nie są stosowane obserwatory ani filtr Kalmana. 
Idea MPC (Model Predictive Control) która miała podbić świat, do wielu zastosowań w ogóle się nie nadaje a w sporej części zastosowań rezultaty są rozczarowujące i gorsze niż uzyskuje się w znanych już rozwiązaniach dedykowanych. 
 
2DOF
 Już u zarania automatycznej regulacji stwierdzono że parametry regulatora optymalne dla odpowiedzi na wartość zadaną nie zawsze są optymalne dla tłumienia zaburzenia procesu i szumów.
Parametry regulatora optymalne dla tłumienia zaburzenia procesowego z reguły dają zbyt duże przeregulowanie w odpowiedzi na skok wartości zadanej. Z pustego i Salomon nie naleje. Potrzebne było rozwiązanie problemu.    
Horwitz (Horowitz, I.M.,  Synthesis of Feedback Systems, Academic Press, New York, 1963) zaproponował umieszczenie przed wejściem sygnału zadanego regulatora  filtru optymalizującego odpowiedź pętli na zmianę sygnału zadanego. Nazwa 2DOF czy dwa stopnie swobody jest więc adekwatna do realiów. Sprawa tego filtru jest trudna i dalej pokazano jak elegancko można podejść do sprawy.
Idee tą przez 20 lat praktycznie stosowano bez użycia nazwy 2DOF ale dopiero ostatnio zajęła się nią przebudzona teoria.
Z reguły transmitancja tego filtru ma zero i biegun czyli nie jest to tylko filtr dolnoprzepustowy.  
 Regulator PID może być realizowany w postaci równoległej lub szeregowej czyli Interactive gdzie część odpowiedzialna za operacje D ma transmitancje Lead. Bez zmiany mianownika transmitancji pętli ten Lead można umieścić przez wejściem  regulatora PID czyli w pętli za wyjściem regulowanego obiektu. Natomiast licznik transmitancji pętli ulega zmianie. Praktycznie różniczkując tylko sygnał z wyjścia obiektu  bez różniczkowania sygnału zadanego otrzymujemy znacznie lepszą odpowiedź na zmiany sygnału zadanego. Odpowiedź na zaburzenia procesu pozostaje niezmienna. Współcześnie nie spotyka się już  innego rozwiązania.
Identycznie można postąpić z częścią P regulatora operując tylko na wyjściu obiektu. Ale odpowiedź na zmiany sygnału zadanego może być zbyt leniwa. Regulator taki zupełnie nie nadaje się jako regulator Slave w systemie kaskadowym co widać na przykładzie krajowego regulatora ARC-21. Wyjściem z sytuacji jest podanie do  P tylko części „a” sygnału zadanego a nie całości. Gdy a=1 mamy zwykły algorytm PI(D) a gdy a=0 reakcja na sygnał zadany jest leniwa. Ten współczynnik a=0..1 daje nam stopień swobody.
W istocie więc otrzymaliśmy implementacje 2DOF bez stosowania wejściowego filtru !  Pozostaje tylko określenie współczynnika a, choćby przybliżone. Im mniejsze jest „a” tym mniejsze jest przeregulowanie (może nie być w ogóle przeregulowania) odpowiedzi pętli na wejściowy skok ale też wolniejsza jest odpowiedź. Konieczny jest więc kompromis czyli optymalizacja.
 
Ogólnie obiekty regulacji – sterowania dzieli się na:
-Samoustalające się lub inaczej inercyjne
-Całkujące
-Niestabilne, których jest najmniej. Na przykład reakcje egzotermiczne.
Obiekty całkujące są tu zatem między obiektami stabilnymi a niestabilnymi.   

Obiekty i efekty całkujące występują w przyrodzie i technice powszechnie: 
-Całka z prądu elektrycznego po czasie to ładunek elektryczny kondensatora. W liniowym kondensatorze ładunek jest proporcjonalny do jego napięcia  
-Całka z napięcia na indukcyjności  proporcjonalna jest do  prądu w liniowej indukcyjności 
-Całka z mechanicznego impulsu to przyspieszenie
-Całka z przyspieszenia ruchu to prędkość,
-Całka z prędkości ruchu to przemieszczenie,
-Całka z częstotliwości to faza. To podstawa do analizy działania PLL. Na przykład całka z częstotliwości impulsów to stan licznika zliczającego te impulsy. Całka z szybkości obrotowej to położenie kątowe. 
-Całka ze strumienia cieczy podanej do zbiornika to poziom w zbiorniku o pionowych ścianach
-Całka z prądu Iq nieobciążonego silnika to jego prędkość 
….
Pętla regulacji z regulatorem P i obiektem całkującym jest astatyczna i regulator całkujący PI jest zbędny. Zatem po co stosowany jest regulator PI do obiektu całkującego ? W przedostatnim przykładzie gdy ciecz odbierana jest przez dolny zawór ze zbiornika nabiera on charakteru inercji. W ostatnim przykładzie z silnikiem elektrycznym po obciążeniu go już nie jest obiektem całkującym a odpowiedź zależy od charakteru (w modelu rezystor, nieliniowy rezystor, źródło prądowe...) mechanicznego obciążenia.
Zatem „obiekt całkujący” tylko czasem w pracy jest całkujący i na ten najgorszy przypadek pętla regulacji musi być gotowa !

 Sprawa optymalizacji regulatora PI operującego obiektem całkującym jest rozważana w literaturze i jałowe jest powtarzanie dostępnych  informacji. Niestety rozważania w literaturze nie są doprowadzone do końca a warto je do końca doprowadzić ! 
Pokazany asymptotyczny wykres Bodego dla otwartej pętli wzięto z M. Reuter, Regelungstechnik fur Ingenieure, Heidelberg, 1986. 

Tn to stała czasowa całkowania regulatora PI a T1 to „mała stała czasowa” obiektu. Wzmocnienie otwartej pętli przy częstotliwości Wd jest ustalane na 1 co daje przy danym k największy margines fazy. Przy podanych na rysunku zależnościach sensu nabiera  nazwa „kryterium symetrii”.
Transmitancja T(s) pętli zamkniętej ma proste zero w liczniku i mianownik aż 3 rzędu. Można mianownik przedstawić jako iloczyn bieguna prostego i drugiego rzędu mającego dobroć Q i wynikającą z niego specyfikę oscylacyjności odpowiedzi. Biegun o Q>0.5 ma odpowiedź  oscylacyjną.  
Dla k=4 ,Q=1  przeregulowanie wynosi aż 43.5% czyli  jest ogromne i zarazem jest dziwne bo zawarta oscylacyjność nie odpowiada aż takiemu przeregulowaniu ponieważ przy Q=1 przeregulowanie odpowiedzi obiektu 2 rzędu wynosi jednak tylko 18%. To ogromne przeregulowanie daje para zera i pojedynczego bieguna ! Stosując wejściowy filtr sygnału zadanego (to właśnie idea 2DOF) o  odwrotnej transmitancji (zamienione zero z biegunem ) uzyskujemy o wiele lepszą odpowiedź II rzędu.    
Dla k=5.83 , Q=0.707 a przeregulowanie wynosi 30% podczas gdy dla obiektu 2 rzędu o tej dobroci wynosi tylko 4.3%. Dla k=9, Q=0.5 czyli jest aperiodyczne ale odpowiedź pętli nadal ma dziwne nieoscylacyjne przeregulowanie.
Czy możliwe jest pozbycie się bardzo szkodliwej pary zera i bieguna transmitancji zamkniętej pętli bez dodatkowego wejściowego filtra ? Weźmy pętlę regulacji z obiektem całkującym ze wspomnianym wyżej  regulatorem PI ze współczynnikiem „a”. Po dłuższej matematycznej gimnastyce udaje się ustalić wartość „a” taką że odpowiedź jest jak pożądana 2 rzędu ! Z oczywistych  względów praktycznych (ogólne zastosowanie do pozbycia się przeregulowania lub jego ograniczenia) interesuje nas związek między dobrocią (czyli oscylacyjnością) odpowiedzi pętli Q i optymalnym „a”. Związek okazuje się trywialny: a=1 / (1/Q + 1). Praktycznie interesuje nas zakres dobroci Q=0.5 (aperiodyczne) do Q=1 z przeregulowaniem 18%. Funkcje a(Q) pokazano na wykresie. Podanemu zakresowi Q odpowiada zakres a=0.34...0.5.

Teoretycznie więc zastosowanie w regulatorze PI / PID do obiektu całkującego współczynnika „a” czyli 2DOF wygląda rewelacyjnie. Współczynnik „a” wynikł z praktyki (!) a okazuje się że ma bardzo silną podstawę teoretyczną przy kontroli obiektu całkującego gdzie pojawia się potężne przeregulowanie! 
Na wykresie pokazano odpowiedzi pętli na skok wartości zadanej z optymalnym „a” oraz odchylonym o +-0.1 czyli o sporym względnym odchyleniu. Wartość „a” nie jest zatem krytyczna.
Oczywiście im większy jest parametr „a” tym odpowiedź jest szybsza ale większe jest przeregulowanie. 

Idee tą można też zastosować do obiektu inercyjnego ale o dość dużej inercji w stosunku do małej stałej czasowej. Na tle klasycznego skrócenia bieguna obiektu przez zero regulatora PI otrzymujemy znacznie większe wzmocnienie pętli przy małych i średnich częstotliwościach co jest korzystne bowiem zwiększa tłumienie zaburzeń procesowych.

Skonfrontujmy idee „a”2DOF z przykładami. 
1.W znakomitej publikacji - Astrom, K.J., Ostberg, A.B. (1985). A Teaching Laboratory for Process Control.  Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology – fizycznym obiektem laboratoryjnej regulacji komputerowej jest kaskada dwóch zbiorników z wodą non interactive z regulacją poziomu dolnego zbiornika. Jest to dość trudny obiekt w regulacji.  Zastosowano tam regulator PID lub alternatywnie rekonstrukcje stanu obserwatorem lub filtrem Kalmana. Rezultaty są praktycznie takie same a być może nawet PID jest najlepsza. Stosując symulacje komputerową otrzymujemy takie same wykresy jak w artykule. 
Optymalizacja numeryczna odpowiedzi na zadany skok wartości zadanej daje tu a=0.37. Co ciekawe optymalne „a” niewiele różni się przy różnych kryteriach jakości odpowiedzi obiektu.
2.Tyrystorowy fizyczny regulator PI prądu stałego (silnika DC lub innego obciążenia) daje duże przeregulowanie ale z rozsądnymi oscylacjami. Przy „a” circa 0.4 praktycznie nie ma przeregulowania i odpowiedź jest niewiele wolniejsza !     
3.W praktycznej regulacji temperatury gdzie obiekt jest inercyjny optymalne „a” jest w przedziale 0.7-0.9. 

 Zatem im obiekt jest bardziej „całkujący” (wprost to wynika z rodzaju obiektu) tym mniejsze jest optymalne „a” a dla obiektu inercyjnego „a” zmierza do granicznej wartości 1.

 Realizacja programowa „a”2DOF w algorytmie PI/OID jest trywialna. Jest również prosta i tania w pokazanej pomysłowej implementacji analogowej. W wersji analogowej kaskady regulatorów własność  a2DOF regulatora Slave łatwo można zrealizować w regulatorze Master. 

 Gdy konieczna jest „synchroniczna” praca kilku sterowanych jednocześnie obiektów można w najszybszej pętli regulacji celowo obniżyć „a” i spowolnić jej odpowiedź. Nie ma to wpływu na tłumienie zaburzeń procesowych.

 Dla zmniejszenia monotonii, sprawą panowania  nad całkowaniem (3 algorytmy dla rodzajów obiektów) przy nasyceniu obiektu i programami samonastrajania  regulatora PI(D) zajmiemy się dalej. 

 Konfiguracja systemu regulacji odpowiada oczekiwanej jakości regulacji / sterowania. 
System regulacji kaskadowej przynosi poprawę regulacji tylko gdy wewnętrzna pętla Slave jest przynajmniej 4 razy szybsza (czasem rekomendowane jest nawet 10 x razy) od zewnętrznej pętli Master. W sytuacji gdy ulegnie uszkodzeniu sensor pętli Slave można zmienić konfiguracje na prostą jednopętlową co oczywiście pogorszy regulacje. Biorąc jednak pod uwagę że typowo przez większą część czasu procesu jest stan ustalony, jest to dobre wyjście z awaryjnej sytuacji. Oczywiście muszą być wcześniej ustalone parametry regulatora dla konfiguracji awaryjnej. Rozwiązanie takie o podwyższonej niezawodności może być bardzo cenne tam gdzie naprawa może nie być możliwa jak na statku w ruchu, lecącym samolocie czy satelicie.   

 W prostym układzie regulacji poziomu w zbiorniku, regulator LC otrzymujący sygnał z sensora poziomu (tu pokazano system pośredniego pomiaru z ciśnieniem z „bąbelkowaniem” ) w zbiorniku operuje zaworem na wyjściu. Ponieważ obiekt jest całkujący nie należy oczekiwać wysokiej jakości regulacji / sterowania ( wartość zadana Hs). 
 W systemie regulacji kaskadowej regulator Master LC podaje wartość zadaną regulatorowi Slave FC strumienia F2. FC współpracuje z dodanym sensorem strumienia. Regulator Slave służy do linearyzacji i częściowej eliminacji zaburzeń. 
Realnym kosztem systemu regulacji kaskadowej jest przed wszystkim dodany sensor jako że regulator to współcześnie  tylko kolejne wejście i program DCS.  

Dalej można dodać kompensacje od zmiennej wielkości strumienia wejściowego F1, d jako zaburzenia. To niestety kolejny koszt sensora i wejścia DCS. Zauważmy że kompensacja dla dobrego wypełnienia swojej roli musi być dość dokładna.  

 Przybliżony stan przeciwprądowego wymiennika ciepła obrazuje układ równań różniczkowych cząstkowych. Aktualny stan w wymienniku zależy od historii przepływów i temperatur obu płynów oraz warunków brzegowych. Uproszczone zastępcze wzmocnienie i stałe czasowe wymiennika bardzo zależą od różnic temperatur i szybkości przepływu mediów.
 System regulacji PI temperatury Ciepłej Wody Użytkowej w węźle cieplnym nastrojony dla warunków letnich z małą temperaturą wody sieciowej jest w zimie z gorącą wodą sieciową niestabilny ! 
Znanych jest kilka efektywnych rozwiązań dla systemów ważnych wymienników ciepła.
W najprostszym razie stosowany jest tylko regulator temperatury TC (z sensorem T) i sterowany przez niego zawór.
W bardziej skomplikowanym rozwiązaniu regulator TC jako Master w układzie kaskadowym steruje regulator Slave QC z sensorem przepływu F. W jeszcze bardziej skomplikowanym rozwiązaniu różnica temperatur dT (wypracowana z dwóch dodanych sensorów temperatur ) „adaptacyjnie” moduluje układem mnożącym wzmocnienie sygnału z sensora F.

Do regulacji ważnego wymiennika ciepła (ale też przegrzewacza pary w potężnym kotle energetycznym) można by zastosować idee quasi obserwatora stosując dyskretny model wymiennika z wielu N części. Symulacje stworzonego algorytmu predykcyjnego przy N=5-100 dają bardzo dobre rezultaty.   
 
 Bardzo pożyteczne są systemy bazujące na bilansowaniu stan materiałów. Już kompensacja zastosowana do regulacji poziomu w zbiorniku na tym bazowała (użyto jej też w dalszym przykładzie ) ale bilansowanie może być bardziej złożone.
Na rysunku pokazano frakcjonowanie do wydzielenia z mieszaniny poreakcyjnej propylenu po reakcji dehydratacji (odwodornienia ) propanu. 
Regulator różnicy ciśnień na dole na górze kolumny  DPC reguluje ilość odprowadzonego wodą (Quench water) ciepła do utrzymywania właściwego poziomu wrzenia mieszaniny na dole kolumny. Mimo prostoty jakość tej regulacji jest wystarczająca nawet przy zmianie temperatury wody. Regulator dolnego poziomu LC decyduje o ilości odprowadzonego „propanu”, który jest zawracany do odwodornienia.  Ciśnienie na szczycie wieży jest regulowane przez  regulator PC  wielkością odbioru ze skraplacza do którego trafiają pary z górnych półek wieży.  Zawartość propanu w destylacie propylenu jest mierzona przez analizator chromatograficzny ( daje sygnał do AC ), pobierający próbki pary górnej w celu uzyskania szybkiej odpowiedzi i jest kontrolowana przez regulator analizatora (AC), manipulując stosunkiem strumienia destylatu do strumienia wejściowego. Sygnał sprzężenia zwrotnego ze strumienia zasilania jest dynamicznie nieliniowo kompensowany przez f(t) razem z f(x), aby uwzględnić zmiany w odzysku propylenu wraz ze zmianami szybkości zasilania.
Przepływ destylatu można mierzyć i regulować dokładniej niż przepływ refluksu, bowiem współczynnik refluksu  zazwyczaj wynosi tu od 10 do 20. Dlatego przepływ refluksu jest poddawany regulacji poziomu w akumulatorze (LC). Jednak skład reaguje na różnicę między wrzeniem a refluksem. Aby wyeliminować opóźnienie wprowadzane przez system regulacji poziomu, przepływ refluksu jest sterowany przez układ odejmujący od przepływu destylatu co jest niezbędne do szybkiej reakcji składu.

Sprawdzenie
1.Podaj dalsze „ Obiekty i efekty całkujące występują w przyrodzie i technice”   
2.Niech będzie cewka powietrza jedno i wielowarstwowa. 
Proporcje wymiarów mogą dać cewkę optymalną ekonomicznie (a) to znaczy przy określonej grubości drutu najlżejszą. 
W filtrach LC na zakres VHF-UHF (b) stosuje się jednak w jednowarstwowej cewce inne proporcje  (szczeliny między zwojami i cewka jest dłuższa) celem uzyskania największej dobroci cewki bo istotny jest efekt zbliżeniowy w przewodzie.
W potężnym dławiku energetycznym (c) istotna jest dobroć i chłodzenie co wymaga szczelin. 
-Podaj proporcje wymiarów i funkcje na proporcje wymiarów dla przypadków a,b,c 

Cwiczenie
W zastosowaniach potrzebne są bardzo szybkie wysokonapięciowe załączające impulsowe klucze mocy. Historycznie w broni jądrowej stosowano  krytron będący odmianą tyratrona z użyciem radioaktywnego niklu. 
Ceramiczny hermetyczny gazowany wyzwalany Spark Gap na wiele wad i jest nietrwały.
O początkowej szybkości załączania di/dt decyduje klucz oraz indukcyjność w obwodzie L i wysokie napięcie V. 
Najszybszym kluczem jest tranzystor Mosfet (tu SiC C3M00120D). Rdson rośnie z prądem drenu i dla ograniczenia tej wady potrzebne jest duże napięcie bramki. Maksymalny prąd impulsowy krzemowych tranzystorów MOS według producentów jest 4 razy większy od prądu ciągłego ale i przy 6 razach nic długoczasowo złego się nie działo. Nie wiadomo do końca jak trwałościowo impulsowo zachowują się tranzystory SiC.  Szybkość sterowania bramki musi być duża. Moc klucza Si rozumiana jako iloczyn prądu i napięcia Mosfetów była niestety mała ale moc kluczy SiC szybko rośnie. SiC są szybkie a ładunek bramki jest mniejszy niż w przyrządzie krzemowym. 
Moce IGBT są spore ale im większe jest ich napięcie tym są wolniejsze. W Data Sheet użytego tranzystora FGL40N120AND pokazano charakterystykę statyczną do prądu Ic aż 300 A. Niestety katalogowa szybkość załączania spada wraz z załączanym prądem ale rośnie z napięciem na bramce.

 Szybkość sterowania bramki i napięcie muszą być duże.  Przy zbyt małym napięciu załączania bramki lub zbyt dużej stromości di/dt po początkowym bardzo szybkim spadku napięcia Uce klucza napięcie na nim rośnie i dopiero finalnie spada. Przy złym ustawieniu oscyloskopu można to przeoczyć. Zatem driver bramki IBGT jest krytyczny 
Dużą moc mają też tyrystory GTO (tu użyto BTS59-1200 plus dioda) ale są wolne. W typowym zastosowaniu prąd załączania bramką jest niewielki a duży jest prąd wyłączania bramką. Jednak przy dużym prądzie załączania bramki GTO załącza jednak istotnie szybciej. Przy zbyt małym prądzie załączania bramki lub zbyt dużej stromości di/dt po początkowym szybkim spadku napięcia Uak klucza napięcie na nim rośnie i dopiero finalnie spada. Zatem driver bramki GTO jest krytyczny.  
Największą moc jako klucze dalej mają tyrystory ale tylko słabsze tyrystory szybkie mają rozwiniętą bramkę i tolerują  duża stromość di/dt. Użyty tyrystor BT152-1200 (plus dioda) toleruje duży (tu 7A) impulsowy załączający prąd bramki.  Przy zbyt dużej stromości di/dt po początkowym szybkim spadku napięcia Uak klucza, napięcie na nim rośnie i dopiero finalnie spada. Zatem jest to przykra cecha wszystkich przyrządów bipolarnych powodują rozpraszanie energii. Driver bramki tyrystora jest krytyczny.
Uwaga: Należy zachować ostrożność. Klucze przez indukcyjność (zwinięty kawałek drutu) rozładowują impulsowy kondensator 99nF (3x33nF PP z podwójnymi wyprowadzeniami). Maksymalne ustawiane napięcie na naładowanym kondensatorze jest 1200 Vdc a prąd ładowania z przetworniczki impulsowej jest bezpieczny ale rozładowanie kondensatora ciałem jest bardzo nieprzyjemne.
-Korzystając z dowolnych programów zasymuluj działanie wymienionych kluczy aby uzyskać zgodność z obserwacją z DSO.