Politechnika Świętokrzyska w Kielcach 

 

Projekt: 

Projektowanie pakietów elektronicznych 

 

Temat: 

Opracować układ elektronicznego sterowania osią manipulatora z siłownikiem 

pneumatycznym sterowanym zaworem proporcjonalnym z zastosowaniem wybranych 

regulatorów PID i regulatora stanu. 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Zawór proporcjonalny typu USEB6: 

 

 

 

a)  Zastosowanie: 

Jest przeznaczony do sterowania kierunkiem i szybkością ruchu odbiornika. Wielkość strumienia oleju 
hydraulicznego kierowanego do odbiornika regulowana jest poprzez zmianę natężenia prądu zasilającego 
cewkę elektromagnesu. 

 

b)  Schemat: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)  Charakterystyki: 

 

2. Siłownik Hydrauliczny tłokowy UCJ 1… /UCJ2…: 

 

a)  Zastosowanie: 

Jednotłoczyskowy siłownik hydrauliczny dwustronnego działania zamienia energię ciśnienia, 
zakumulowaną w doprowadzonej do siłownika cieczy roboczej, na energię mechaniczną wprawiającą tłok 
w ruch posuwisto-zwrotny. 

Ruch roboczy tłoka wymuszany jest poprzez oddziaływanie ciśnienia czynnika roboczego po stronie 
tłokowej. Ruch powrotny tłoka wymuszany jest oddziaływaniem ciśnienia czynnika po stronie tłoczyskowej. 

b)  Schemat Hydrauliczny siłownika pneumatycznego jednostronnego działania pchający : 

 

1. 

Elektroniczny regulator proporcjonalno – całkowo - różnicowy (PID)

 



 

Regulatory PID nale

ży 

do najbardziej uniwersalnych. 



 

Człon P regulatora natychmiast wzmacnia odchyłk

ę 

regulacji tworz

ą

c sygnał 

steruj

ą

cy. 



 

Człon I zmienia sygnał tak długo, a

ż 

odchyłka regulacji wyzeruje si

ę

. 



 

Człon D reaguje na zmiany warto

ś

ci 

odchyłki w czasie (dla ustalonej warto

ś

ci 

odchyłki człon D nie reaguje). 
 

Regulator PID buduje si

ę 

jako układ wzmacniaczy operacyjnych

 

 

Odpowiedz regulatora PID na wymuszenie skokowe  

Kolor niebieski – sygnał wejściowy 
Kolor czarny – sygnał bez poprawnej regulacji  
przez PID 
Kolor czerwony – sygnał na wyjściu regulatora PID 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 

Proces realizacji projektu w programie Proteus: 

 

a) Schemat rzeczywisty 

 

Dobór wartości elementów wykorzystanych w projekcie ( rezystorów i kondensatorów). 

 

Obliczenia przeprowadzone zgodnie z kryterium Zieglera-Nicholasa: 

𝒌

𝒑

=  𝟎, 𝟔𝒌

𝒌𝒓

= 𝟒, 𝟖 

𝑻

𝒊

=  𝟎, 𝟓 𝑻

𝒐𝒔𝒄

= 𝟏, 𝟖𝟓𝒔 

𝑻

𝒅

=  𝟎, 𝟏𝟐𝟓 𝑻

𝒐𝒔𝒄

= 𝟎, 𝟒𝟔𝒔 

 

 

𝒌

𝒑

=

𝑹𝟏
𝑹𝟐

 

𝑹𝟐 =

𝑹𝟏

𝒌

𝒑

 

𝑹𝟐 =

𝟐𝒌𝜴

𝟒, 𝟖𝜴 

= 𝟒𝟏𝟕𝜴 

 

 

𝑻

𝒊

=  𝑹𝑪 = 𝟏, 𝟖𝟓𝒔 

𝑹 =

𝟏, 𝟖𝟓𝒔

𝟑𝟓𝟎𝝁

= 𝟓, 𝟐𝟖𝒌𝜴 

 

𝑻

𝒅

=  𝑹𝑪 = 𝟎, 𝟒𝟔𝒔 

𝑹 =

𝟎, 𝟒𝟔𝒔

𝟑𝟓𝟎𝝁

= 𝟏, 𝟑𝒌𝜴 

 

 

b)  Projekt płytki PCB: 

 

 

 

c)  Projekt płytki w 3D: 

 

 

 
 

3.  Regulator stanu: 

W naszym projekcie jako regulator stanu został wykorzystany potencjometr . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Symulacja w programie FluidSim: 

 

Siłownik połączony z zaworem proporcjonalnym i 
kompresorem. 

 

Wtłaczane powietrze do układu powoduje przesunięcie siłownika 
(Niebieska linia i czarne strzałki sygnalizują kierunek przepływu 
sprężonego powietrza). 

 

Na tym schemacie siłownik znajduje się w  maksymalnym położeniu. W 
układzie ruch powietrza jest wstrzymany. 

 

W układzie przez wyjście nr 4 zostaje wtłoczone powietrze co 
skutkuje przesunięciem siłownika do pierwotnej pozycji. 

 

 

 

5. 

Wnioski: 

 

Schemat rzeczywisty układu został wykonany w programie Proteus 
8.0 również w tym programie zaprojektowaliśmy płytkę PCB wraz z 
modelem 3D. Program FluidSim umożliwił nam analizę zasady 
działania układu opartego o zawór proporcjonalny i siłownik 
pneumatyczny. W projekcie wykorzystaliśmy regulator PID, a za 
regulator sterujący posłużył nam potencjometr.  W naszym zadaniu 
oparliśmy się głównie o zastosowania technologiczne firmy Ponar 
Wadowice.