Sprawozdanie z ćwiczenia nr 2

Temat ćwiczenia: REGULATORY DWUSTAWNE

CZĘŚĆ TEORETYCZNA:

Regulacja:

Sposób sterowania, w którym wykorzystuje się sprzężenie zwrotne - oddziaływanie wyjścia obiektu na wejście, polegające na tym, że sygnały odpowiedzi danego obiektu mają wpływ na kształtowanie sygnałów sterujących.

Różnica między regulacją ciągłą a dwupołożeniową:

W sygnale wyjściowym obserwujemy różnicę pomiędzy regulacją ciągłą a dwupołożeniową. W regulacji ciągłej wartość sygnału wyjściowego mieści się w zakresie od 0 do ∞, zaś w regulacji dwupołożeniowej wartość sygnału wyjściowego przyjmuje wartość 0 lub 1.

Wpływ stałej czasowej T i stałej opóźnienia T₀ na regulację dwupołożeniową:

Stała czasowa odgrywa szczególną rolę w członie inercyjnym, charakteryzuje ona prędkość zmian przebiegu przejściowego. Wartość jej można zinterpretować jako tangens kąta  zawartego między styczna do krzywej przebiegu przejściowego, przechodzącą przez początek układu współrzędnych a osią rzędnych lub czas, po upływie którego przebieg przejściowy osiąga wartość 0,63k. Wraz ze spadkiem stałej czasowej zwiększa się wartość wahań sygnału regulowanego wokół wartości ustalonej, a skraca się czas narastania charakterystyki.

Stała opóźnienia jest parametrem opisującym czas upływający od chwili wystąpienia wymuszenia do chwili, w której na wyjściu obiektu inercyjnego pojawi się zmiana sygnału wywołana tymże wymuszeniem. Im większa wartość stałej czasowej T₀ tym dłużej trwa reakcja układu regulacji na zmianę sygnału sterującego.

Wpływ parametrów N (strefa histerezy) i x_p (współczynnik proporcjonalności) na regulację dwupołożeniową:

Szerokość strefy histerezy i wartość współczynnika proporcjonalności wywierają istotny wpływ na przebieg regulacji dwupołożeniowej, przede wszystkim na częstotliwość i amplitudę oscylacji. Im większe wartości przyjmuje strefa histerezy tym silniejsze oscylacje i mniejsza ich częstotliwość. Z kolei wraz ze wzrostem współczynnika proporcjonalności będącego odwrotnością wzmocnienia k_p wyrażoną w procentach spada amplituda oscylacji i wzrasta ich częstotliwość. Wynika to ze spadku mocy sygnału nastawiającego przy takiej samej wartości uchybu, co skutkuje ,,delikatniejszym” wyregulowaniem obiektu.

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

Układ bez regulatora:

Zarejestrowaliśmy przebieg dla różnych parametrów T i T₀ obiektu inercyjnego, którego transmitancję wyrażamy wzorem: G(s)=
. Zadane wartości parametrów zapisane zostały w protokole oraz poniższej tabeli:

L.p.	T	T0
1.	2	0,5
2.	4	0,5
3.	2	0

Porównując otrzymane charakterystyki wnioskujemy, że dla stałej wartości T i różnych wartości T₀ możemy zaobserwować wpływ stałej opóźnienia na zarejestrowany przebieg. Dla T₀ = 0 układ reaguje na zmianę zadanego sygnału później niż dla T₀ = 0,5, powoduje to przesunięcie wykresu w fazie.

Dla różnych stałych czasowych charakterystyki obiektu inercyjnego różnią się nachyleniem w fazie przejściowej. Przy stałej czasowej T = 2 odpowiedź układu szybciej osiąga wartość ustaloną niż dla T = 4.

Układ z włączonym regulatorem:

Zarejestrowaliśmy odpowiedź układu na wymuszenie skokowe dla zadanych parametrów N i x_p regulatora dwupołożeniowego. Zadane wartości strefy histerezy N i współczynnika proporcjonalności x_p zapisane zostały w protokole oraz przedstawione w poniższej tabeli:

L.p.	N	xp
1.	0	0
2.	10	0
3.	0	0,5
4.	10	0,5

Porównując wykresy otrzymane dla jednakowych współczynników proporcjonalności i różnych wartości strefy histerezy obserwujemy wpływ szerokości strefy histerezy na amplitudę i częstotliwość oscylacji.

W celu zaobserwowania wpływu współczynnika proporcjonalności na odpowiedź obiektu regulacji obserwujemy rejestrację 1 i 3 przeprowadzone dla zerowej wartości strefy histerezy N i różnych wartości współczynnika proporcjonalności x_p(1) = 0 i x_p(3) = 0,5. Zauważamy, że dla mniejszej wartości współczynnika proporcjonalności oscylacje są silniejsze i mają nieco mniejszą częstotliwość.

WNIOSKI:

Wpływ parametrów regulacji może być zaobserwowany poprzez zmianę amplitudy i częstotliwości sygnału. W zależności od potrzeb można zmieniając wartość stałej czasowej zmniejszać oscylacje wokół zadanej wartości, jednak odbywa się to kosztem wzrostu czasu oczekiwania na osiągnięcie tej wartości w początkowej fazie. Regulacja dwupołożeniowa jest najprostszym rodzajem regulacji.