WYDZIAŁ

Politechnika Częstochowska

Wydział Elektryczny

Laboratorium automatyki

Ćwiczenie. Dobór nastaw regulatorów metodą symulacji komputerowej.

Skład grupy:

Sosnowska Iwona

Knapik Agata

Górski Marcin

Pon. 10⁰⁰-12⁰⁰

Specjalność: IE gr.I

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu nastaw regulatora na jakość procesu regulacji, gdy rodzaj regulatora jest z góry określony.

2. Schemat blokowy badanego układu regulacji

3. Przebieg ćwiczenia.

a) Metoda oparta na aproksymacji parametrów odpowiedzi skokowej.

Na podstawie odpowiedzi skokowej obiektu (wykres 1) określam parametry transmitancji zastępczej postaci:

gdzie: T = 4,85 s - stała czasowa ,

τ = 0.85 s - opóźnienie.

następnie obliczyłam wartości nastaw dla odpowiednich typów regulatorów dla zadanych warunków

χ ≈0%, t_r→min.

Dla regulatora typu P k_p=0,3⋅T/τ =1,71

Dla regulatora typu PI k_p=0,6T/τ =9,42 , T_i =0,8⋅τ+0,5⋅T = 3,12 s,

Dla regulatora typu PID k_p=035⋅T/τ =1,995, T_i = 2,4⋅τ =2,04 s, T_d = 0,4⋅τ =0,34 s

Oscylogramy przedstawiające przebieg sygnału wyjściowego, sygnału sterującego oraz wskaźnika wartości regulacji dla odpowiednich nastaw regulatorów przedstawione są na wykresach:

- wykres nr 2, regulator typu P,

- wykres nr 3, regulator typu PI,

- wykres nr 4, regulator typu PID.

Z wykresów tych wynika, że dla regulatora typu P ε_ust=0,38 ,t_r=3,6s co częściwo jest zgodne z teoretycznymi założeniami wg których t_r= 4,5⋅τ = 3,825s, a

Dla regulatora PI ε_ust=0 , natomiast sygnał wyjściowy y(t) ustala się po t=20s, dla regulatora PID ε_ust=0, w tym przypadku y(t) ustala się po t=20 s.

χ ≈20%, t_r→min.

Dla regulatora typu P k_p=0,7T/τ =3,99

Dla regulatora typu PI k_p=0,7⋅T/τ =2,5 , T_i =τ+0,3⋅T = 2,31 s,

Dla regulatora typu PID k_p=1,2T/τ =6,84 , T_i = 2⋅τ =1,7 s, T_d = 0,4⋅τ =0,34 s

Oscylogramy przedstawiające przebieg sygnału wyjściowego, sygnału sterującego oraz wskaźnika wartości regulacji dla odpowiednich nastaw regulatorów przedstawione są na wykresach:

- wykres nr 5, regulator typu P,

- wykres nr 6, regulator typu PI,

- wykres nr 7, regulator typu PID.

Z wykresów tych wynika, że dla regulatora typu P ε_ust=0,12 ,t_r= s co częściowo jest zgodne z teoretycznymi założeniami wg których t_r= 6,5⋅τ =5,53 s, a

Dla regulatora PI ε_ust=0, natomiast sygnał wyjściowy y(t) ustala się po t=35s, dla regulatora PID ε_ust=0, natomiast w tym przypadku y(t) ustala się po t=40s.

b) Metoda oparta na wskaźnikach wzmocnienia krytycznego (Metoda Ziglera i Nicholsa).

Wzmocnienie krytyczne układu k_kr=8,95 okres drgań T_kr=4 s

Nastawy regulatorów wg reguł Ziglera i Nicholsa:

regulator P Regulator PI Regulator PID

k_r=0,45⋅k_kr=402 k_r=0,45⋅k_kr=4,02 k_r=0,6⋅k_kr=5,37

T_i=0,85⋅T_kr=3,4 T_i=0,5⋅T_kr=2

T_d=0,12⋅T_kr=0,48

Wykres 8 przedstawia oscylogram charakterystycznych przebiegów dla regulatora PID, wynika z niego, że zmniejszyło się przeregulowanie oraz wartość wskaźnika regulacji jednak zwiększył się czas regulacji. Zastosowanie członu całkującego spowodowało oczywiście sprowadzenie ε_ust do wartości zerowej.

Podsumowując, w zależności od parametrów, które mają dla nas największy priorytet dobieramy regulator z odpowiednimi nastawami wg jednej z wyżej wymienionych reguł z tym jednak, że nie należy ich traktować jako ostatecznych.

---