Układ regulacji automatycznej, Studia ATH AIR stacjonarne, Rok III specjalność MiR - SM, Semestr V, Podstawy ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA
KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN
W BIELSKU-BIAŁEJ
Układ regulacji automatycznej – dobór typu i nastaw regulatora, badanie
stabilno
ci układu
Cel
wiczenia:
Celem
wiczenia jest poznanie struktury układów regulacji automatycznej oraz metod
doboru nastaw regulatorów.
wiczenie przewiduje badanie własno
ci statycznych
i dynamicznych układu regulacji.
Wst
p
Powszechne zastosowanie regulacji automatycznej w przemy
le przyczyniło si
do powstania
systemów blokowych. Pozwalaj
one na tworzenie dowolnych prostych i zło
onych układów
regulacji automatycznej poprzez dobór typowych elementów [3] (rys.2.1). Zastosowanie
typowych elementów pozwala na unifikacj
sygnałów po
rednicz
cych. Na przykład
w pneumatycznym systemie blokowym PNEFAL zakres sygnałów wynosi 20-100 [kPa],
a ci
nienie zasilania 140 [kPa].
Blokowe układy regulacji automatycznej zawieraj
takie grupy (bloki) elementów:
·
urz
dzenia pomiarowe- czujniki oraz przetworniki pomiarowe[3];
·
urz
dzenia przetwarzania i utrwalenia sygnałów pomiarowych- urz
dzenia licz
ce:
sumatory, bloki mno
ce, pierwiastkuj
ce, dziel
ce itp. [1]. Do tej grupy nale
równie
wska
niki, rejestratory sygnałów i przetworniki mi
dzysystemowe;
·
urz
dzenia kształtowania sygnałów- ró
nego rodzaju regulatory oraz zwi
zane z nimi
zadajniki;
·
urz
dzenia wykonawcze- wzmacniacze mocy, siłowniki pneumatyczne, hydrauliczne
lub elektryczne steruj
ce nastawnikami w postaci zaworów, przepustnic lub innych
urz
dze
kształtuj
cych sygnał wej
ciowy obiektu;
·
urz
dzenia uzupełniaj
ce- np. ogranicznik sygnału, wybierak warto
ci ekstremalnej
[3];
·
urz
dzenia pomocnicze – zasilacze, stabilizatory, filtry, zawory odcinaj
ce itp.
w + e
y
R
S
N
O
-
-
UW
PP
Rys. 2.1. Schemat blokowy układu regulacji:
y
– sygnał regulowany,
w
– sygnał zadaj
cy,
R
– regulator,
UW
- urz
dzenie wykonawcze,
N
– nastawnik,
S
– siłownik,
O
– obiekt regulacji,
PP
– przetwornik pomiarowy
Wykorzystywany w
wiczeniu układ regulacji jest zbudowany z urz
dze
systemu
blokowego pneumatycznego PNEFAL. Obiektem regulacji (O - rys.2.1) jest kaskadowo
Instrukcje laboratoryjne
Układ regulacji automatycznej – dobór typu i nastaw regulatora, badanie stabilno
ci układu
 AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA
KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN
W BIELSKU-BIAŁEJ
poł
czony układ zbiorników (rys.2), natomiast urz
dzenie wykonawcze to siłownik
pneumatyczny z ustawnikiem pozycyjnym współpracuj
cy z zaworem proporcjonalnym.
Woda dostarczana jest z hydroforu pod stałym ci
nieniem.
Przebiegi regulacji i jako
dynamiczna.
Przebiegi wielko
ci regulowanej zale
od działaj
cych zakłóce
, zmian sygnału
zadaj
cego jak równie
od własno
ci dynamicznych układu regulacji.
Jeden ze sposobów oceny jako
ci procesu regulacji opiera si
na badaniu odpowiedzi
układu regulacji na skokow
zmian
:
z
=
z
0
1
( )
t
zakłócenia lub
w
=
w
0
1
( )
t
warto
ci zadaj
cej.
Zmian
zakłócenia
nazywa si
wymuszeniem na
wej
ciu obiektu
, zmian
warto
ci
zadaj
cej
nazywa si
wymuszeniem na
wej
ciu regulatora
Najcz
ciej stosowane wska
niki jako
ci regulacji:
·
odchylenie maksymalne
e
m
– najwi
ksza warto
uchybu regulacji (rys. 2.2);
·
czas ustalania si
odpowiedzi
T
u
– czas liczony od chwili przyło
enia wymuszenia do
chwili, w której odchylenie regulacji jest stale mniejsze od
±D
e
(rys. 2.2);
·
przeregulowanie
k
-
im silniej s
tłumione przebiegi oscylacyjne tym mniejsza
warto
k
(rys. 2.2);
e
k
=
m
2
×
100
%
e
·
wska
niki całkowe - okre
laj
jako
dynamiczn
na podstawie warto
ci całek
oznaczonych z funkcji uchybu
e
. Przebiegi uwa
a si
za optymalne, dla których
przedstawione całki osi
gaj
warto
ci minimalne. Wska
niki te wyznacza si
na
podstawie charakterystyk skokowych [2].
I
1
=
0
Ð
¥
(
e
u
-
e
( )
t
)
dt
;
I
=
0
Ð
¥
(
e
-
e
( )
t
)
2
dt
;
2
u
I
3
=
0
Ð
¥
e
u
-
e
( )
t
dt
;
I
4
=
0
Ð
¥
t
(
e
u
-
e
( )
t
)
dt
.
·
wska
nik regulacji
q
( )
w
okre
lany na podstawie charakterystyk
cz
stotliwo
ciowych.
Instrukcje laboratoryjne
Układ regulacji automatycznej – dobór typu i nastaw regulatora, badanie stabilno
ci układu
j
 AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA
KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN
Rys.2.2. Przebiegi regulacji
Dobór typu regulatora i jego nastaw
Zagadnienie doboru typu regulatora wymaga uwzgl
dnienia własno
ci statycznych i
dynamicznych obiektu regulacji jak i zapewnienia odpowiednich wska
ników jako
ci
regulacji. Nale
y uwzgl
dni
równie
własno
ci urz
dze
pomiarowych, urz
dze
nastawczych, linii przesyłowych itp.
Zakres stosowania poszczególnych regulatorów ocenia si
na podstawie ilorazu czasu
opó
nienia (martwego)
T
m
do zast
pczej stałej czasowej
T
z
–
konieczne jest przeprowadzenie
identyfikacji układu.
Tab.2.1.
Regulator
dwupoło
eniowy o działaniu ci
głym impulsowy
m
T
<
0
2
m
T
<
1
m
T
>
1
z
z
z
Instrukcje laboratoryjne
Układ regulacji automatycznej – dobór typu i nastaw regulatora, badanie stabilno
ci układu
W BIELSKU-BIAŁEJ
T
T
T
 AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA
KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN
Identyfikacj
nale
y wówczas przeprowadzi
poprzez wykonanie charakterystyki
skokowej obiektu (rys. 2.3).
Rys. 2.3. Charakterystyka skokowa obiektu
Metoda kalibracji Chein-Hrones-Reswick (CHR)
Do obliczenia nastaw konieczna jest znajomo
wzmocnienia obiektu, zast
pczej
stałej czasowej oraz czasu opó
nienia. Optymalne nastawy regulatorów ci
głych z
rozró
nieniem miejsca wprowadzenia zakłóce
dobiera si
na podstawie tab. 2.2 (dla układów
z obiektami statycznymi).
Tab. 2.2.Optymalbne nastawy regulatorów ci
głych
wiczenia
Dobór typu i nastaw regulatora
Wykonanie charakterystyki skokowej
Nale
y poł
czy
układ pomiarowy zgodnie z rys. 2.3. Ustawi
d
wigni
stacyjki
operacyjnej w poło
enie „r
czne”, a nast
pnie nastawi
prawym zadajnikiem stacyjki
ci
nienie na siłowniku
p
u
=10%. Wł
czy
hydrofor i ustawi
ci
nienie
p
wh
= 45 kPa. Po
ustaleniu si
poziomu cieczy w zbiorniku nale
y odczyta
i zanotowa
poziom
h
. Nast
pnie
Instrukcje laboratoryjne
Układ regulacji automatycznej – dobór typu i nastaw regulatora, badanie stabilno
ci układu
W BIELSKU-BIAŁEJ
Przebieg
 AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA
KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN
uruchomi
rejestrator i skokowo zmieni
zadajnikiem stacyjki operacyjnej ci
nienie na
p
u
=20%.
Rys. 2.3. Schemat układu regulacji automatycznej poziomu cieczy w zbiorniku
Na ta
mie rejestratora nale
y dokładnie zaznaczy
chwil
skokowej zmiany ci
nienia. Po
ustaleniu si
poziomu wył
czy
ci
nienie hydroforu i zapis na rejestratorze.
Dobór nastaw regulatorów
Dokona
aproksymacji otrzymanej charakterystyki skokowej i wykre
li
charakterystyk
statyczn
układu [1]. Nast
pnie korzystaj
c z tab.2.2 wyznaczy
nastawy
regulatorów P, PI, PID według kryterium
k
=0% i
k
Badanie przebiegów regulacji układu z regulatorem P
Przeł
czy
d
wigni
stacyjki w poło
enie „automatyka”. nastawi
na regulatorze
obliczone warto
ci zakresu proporcjonalno
ci
X
p
i punktu pracy
p
p
dla. Ustawi
wyznaczon
warto
zadan
p
h
[%] lewym zadajnikiem stacyjki. Nast
pnie wł
czy
ci
nienie hydroforu i
skorygowa
punkt pracy tak aby uchyb w stanie ustalonym był równy zeru.
Instrukcje laboratoryjne
Układ regulacji automatycznej – dobór typu i nastaw regulatora, badanie stabilno
ci układu
W BIELSKU-BIAŁEJ
=20%. Punkt pracy
p
p
regulatora P
wyznaczy
dla warto
ci zadanej poziomu wody
h
[cm] (
p
h
[%]), wskazanej przez
prowadz
cego zaj
cia.
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • emaginacja.xlx.pl

    •