02.04.2012 

 

Sprawozdanie 

Cykl 2 temat 2 

„Badanie układu regulacji dwupołożeniowej” 

 

 

 

 

Grupa C5 

Grupa ćwiczeniowa C2 

Drzewiecki Dominik 

Gembicki Jacek 

Kozak Marta 

Słabik Ewa 

Walczak Justyna 

Warda Paulina 

Celiński Patryk 

 

 

Wprowadzenie 

Układ regulacji dwupołożeniowej jest to układ, w którym wielkość wyjściowa 
wytwarzana przez regulator przyjmuje 2 wartości (stabilne) sygnału. Układy te 
wyróżniają się tym, iż wielkość regulowana wykazuje w stanie ustalonym ciągłe 
oscylacje o określonej amplitudzie i częstotliwości. Parametry tych oscylacji 
informują o jakości przeprowadzanej regulacji, i zależą od własności 
dynamicznych obiektu regulacji, wartości sygnału przekaźnika i jego pętli 
histerezy.  

Układy te charakteryzują się mało skomplikowaną budową, niskim kosztem i 
opierają działanie na prostym algorytmie. Wykorzystywane są zwykle do 
regulacji temperatury lub ciśnienia wody.  

Celem ćwiczenia było zbadanie układu dwupołożeniowej regulacji temperatury. 
Korzystano z zbiornika z grzałką wypełnionego wodą (obiekt badań), zespołu 
termometr kontaktowy- przekaźnik R15. Podłączono termometr elektryczny w 
celu efektywniejszego odczytu temperatury i wentylator który miał zapewniać 
szybsze zmiany temperatury (szybsze chłodzenie wody). 

Schemat układu 

 

 

 

                              

 

 

 

 

Przebieg pomiarów 

Wartość zadana y

0

= 80

o

C 

Badanie rozpoczęto przy temperaturze t=21

0

C. Pomiar temperatury 

przeprowadzany był co minutę. Rejestrowano przebieg do osiągnięcia 3 cykli 
„włącz-wyłącz” wentylatora. 

Czas [min]  Temperatura [

0

C] 

Praca wentylatora 

0:00 

21,0 

 

1:00 

21,0 

 

2:00 

22,4 

 

3:00 

25,0 

 

4:00 

28,3 

 

5:00 

33,0 

 

6:00 

37,5 

 

7:00 

43,5 

 

8:00 

50,0 

 

9:00 

56,2 

 

10:00 

62,3 

 

11:00 

67,5 

ON  (11:20) 

12:00 

72,5 

 

13:00 

74,5 

 

14:00 

76,5 

 

15:00 

77,0 

 

16:00 

76,9 

 

17:00 

77,0 

 

18:00 

76,0 

 

19:00 

75,5 

 

20:00 

74,8 

 

21:00 

73,5 

 

22:00 

72,5 

 

23:00 

71,4 

 

24:00 

70,1 

 

25:00 

68,5 

 

26:00 

67,5 

 

27:00 

66,2 

OFF  (27:04) 

28:00 

65,5 

 

29:00 

68,0 

ON  (29:11) 

30:00 

68,1 

 

31:00 

69,0 

 

32:00 

69,0 

 

33:00 

68,8 

 

34:00 

68,5 

 

35:00 

67,5 

 

36:00 

67,0 

OFF  (36:48) 

37:00 

66,0 

 

38:00 

66,0 

ON  (38:39) 

39:00 

67,0 

 

40:00 

68,7 

 

41:00 

68,5 

 

42:00 

68,0 

 

43:00 

67,5 

 

44:00 

66,0 

 

45:00 

65,5 

OFF  (45:10) 

46:00 

65,5 

 

 

W punkcie A  po raz pierwszy następuje wyłączenie grzałki, temperatura jednak 
wzrasta aż do punktu B, ponieważ działa tu opóźnienie związane z transportem 
ciepła od źródła do punktu pomiarowego. W punkcie C (przekroczenie strefy 
niejednoznaczności) grzałka ponownie włącza się i po czasie zbliżonym do T

0 

temperatura wody wzrasta. 

 

Na podstawie wykresu można określić, że T

0

≈1 min, T≈10,5 min, średnia wartość 

oscylacji ustalonych ≈65

0

C, przedział wahań oscylacji≈5

0

C. 

Odchyłka regulacji E 

E= (y

0 

– 0,5y

m

) (1- e^-T

0

/T

m

) = (80 – 0,5*100) (1 – 2,718^-0,1) = 2,85 

 

 

 

 

 

Wnioski: 

- wartość zadana nie została osiągnięta ani razu, najprawdopodobniej wynika to 
ze błędu pomiaru, charakteru układu regulacji (wielkość regulowana waha się 
wokół wartości zadanej) i faktu, iż urządzenia, z których korzystano były w 
użyciu przez wiele lat. 

- Znaczny błąd pomiaru, prosty algorytm na którym urządzenie opiera działanie, 
nieskomplikowana budowa i własności dynamiczne układu wpływają na to, że 
układ ten ma niezbyt dobrą jakość i może być stosowany wtedy, gdy nie 
wymagana jest dobra dokładność regulacji i odczytu parametrów podczas pracy. 

- Rzeczywisty przebieg temperatury najbardziej odbiega od ideowego dla 
pierwszego cyklu „ON-OFF”. Związane jest to z bezwładnością układu i jego 
stanem nieustalonym. 

- Regulacja dwupołożeniowa analizowana w ćwiczeniu odpowiednia jest przede 
wszystkim do obiektów o małym stosunku czasu  opóźnienia do stałej czasowej 
(T

o

/T<0,2) Dla tego konkretnego przypadku wartość ta wynosi 1min/10,5min 

≈0,1. 

- Istnieją sposoby poprawy jakości takiego typu regulacji. Można zastosować 
zmniejszenie zakresu zmian wielkości regulowanej dzięki podziałowi mocy 
grzejnej na moc stale dostarczaną i moc regulowaną. Wykorzystuje się też człon 
proporcjonalno-różniczkujący wpinany do obwodu przed przekaźnik co 
podwyższa częstotliwość przełączeń i w konsekwencji zmniejsza przedział 
wahań. Najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie korekcyjnego sprzężenia 
zwrotnego wokół przekaźnika, co linearyzuje regulator. 

 

Zastosowanie: 

Układy regulacji dwupołożeniowej stosuje się w m.in. żelazkach, czajnikach 
elektrycznych, suszarniach, lutownicach, świecach żarowych, termostatach, 
lodówkach, zgrzewarkach, piecach elektrycznych, grzejnikach.