1.
Jaka funkcje w urządzeniach pneumatycznych pełni wzmacniacz mocy ?
Wzmacniacz mocy stanowi swego rodzaju zawór trójdrożny, który łączy siłownik z przewodem zasilającym lub atmosferą.
Zawór ten sterowany sygnałem ze wzmacniacza wstępnego odznacza się stosunkowo dużą średnicą gniazda i otworu
upustowego. Umożliwia to szybkie zmiany ciśnienia wyjściowego wzmacniacza mocy. Sygnał wyjściowy tego wzmacniacza
uruchamia bezpośrednio zespół wykonawczy. Wzmacniacz mocy charakteryzuje się dużym natężeniem przepływu powietrza,
zapewniającym w krótkim czasie uzyskanie wymaganego ciśnienia w linii pneumatycznej i siłowniku. Grzybek zaworu ma
kształt kuli, stożka lub talerza; do jego napędu stosowane są mieszki sprężyste lub membrany. RYSUNEK
Rys. A Zasada działania: dwa mieszki sprężyste: wejściowy (1) i wyjściowy (2), ruchoma przegroda (3), grzybki w postaci kuli
(4) sztywno połączonych.
W stanach ustalonych dopływ do mieszka wyjściowego oraz odpływ powietrza do atmosfery jest praktycznie odcięty. W
stanach przejściowych otwarty jest albo dopływ powietrza zasilającego albo odpływ do atmosfery. Wzmacniacze tego typu
pracują bez ciągłego poboru powietrza. Zmiana ciśnienia wejściowego P
1
powoduje zmianę położenia przegrody, co pociąga
za sobą otwarcie jednego z dwóch gniazd zaworu i w konsekwencji zmianę ciśnienia P
2
w mieszku wyjściowym. Zmiana
ciśnienia P
2
trwa aż do momentu zrównania się sił działających z obu stron przegrody. Siły te powstają w wyniku działania
ciśnień powietrza i ugięcia elementów sprężystych (mieszki, sprężyna). Przy niewielkich przemieszczeniach przegrody zmiany
siły od elementów sprężystych są współmiernie małe w porównaniu z siłami pochodzącymi od ciśnień. W takim przypadku
równanie statyczne wzmacniacza ma postać:
2
2
1
1
A
p
A
p
⋅
∆
=
∆
⋅
∆
gdzie:
∆
p – zmiany ciśnień wejściowych i wyjściowych,
A – czynne powierzchnie mieszków wejściowych i wyjściowych.
Z zależności tej wynika współczynnik wzmocnienia
const
p
p
A
A
k
=
∆
∆
=
=
1
2
2
1
i zwykle wynosi od 1 do 20.
2. Opisać zasadę działania bloku wzmacniaczy dysza - przesłona oraz wzmacniacz mocy.
Wzmacniacz przesłonowy (dysza – przesłona) składa się z dwóch oporów pneumatycznych, stałego 1 i zmiennego 2,
połączonych szeregowo za pośrednictwem komory przejściowej 3. Opór 1 ma postać przewężenia o stałym przekroju A
1
. Pole
przekroju A
2
oporu zmiennego 2 zależy od położenia przesłony 4. Powietrze zasilające o stałym ciśnieniu p
o
przepływa przez
otwór stały do komory przejściowej a następnie przez opór zmienny do ośrodka o ciśnieniu p
2
(najczęściej do atmosfery).
Suma spadków ciśnień na oporach 1 i 2 (
∆
p
1
+
∆
p
2
=
∆
p) ma wartość stałą i równą
∆
p=p
o
-p
2
. Zmiana wartości poru zmiennego 2
powoduję zmianę spadku ciśnienia na tym oporze z wartości
∆
p
2
do na
∆
p
2
’. W ślad za tym następuje zmiana wartości na
∆
p
1
’
tak aby spełnić zależność
∆
p
1
’+
∆
p
2
’=
∆
p=const. Przez zmianę oporu 2 zmienia się ciśnienie p
1
ciśnienie to jest sygnałem
wyjściowym wzmacniacza, natomiast przesunięcie przesłony x spełnia rolę sygnału wejściowego. W regulatorach
pneumatycznych wzmacniacz typu dysza-przesłona spełnia zwykle rolę wzmacniacza wstępnego z którego sygnał wyjściowy
przekazywany jest do wzmacniacza mocy. Sygnał wyjściowy tego wzmacniacza uruchamia bezpośrednio zespół wykonawczy.
Wzmacniacz mocy charakteryzuje się dużym natężenia przepływu powietrza zapewniającym w krótkim czasie uzyskanie
wymaganego ciśnienia w linii pneumatycznej i siłowniku.
3. Co nazywamy oporem pneumatycznym, pojemnością, indukcyjnością pneumatyczną ?
Oporem (rezystorem) pneumatycznym jest dowolny element przepływowy, który wywołuje trwały spadek ciśnienia
przepływającego powietrza. Charakteryzuje go oporność pneumatyczna R, będąca współczynnikiem proporcjonalności między
spadkiem ciśnienia
∆
p i masowym natężeniem przepływu Q
m
.
m
Q
R
p
⋅
=
∆
m
Q
p
R
∆
=
[ ]
s
m
kg
s
m
N
R
⋅
=
⋅
=
1
2
Jednostka pochodna „om płynowy” 1
Ω
p
= 10
8
[
s
m
⋅
1
]
Opory mogą być:
a)
liniowe, b) nieliniowe.
Ad. a) oporność nie zależy od natężenia przepływu a zależność
∆
p= f(Q
m
) jest równaniem linii prostej. Opory liniowe maja
postać kapilar o długości l przynajmniej 10-razy większej od średnicy wewnętrznej d,
10
≥
d
l
w których panuje przepływ
laminarny
Ad. b) oporność jest funkcją natężenia przepływu, a zależność
∆
p=f(Q
m
) przedstawia równanie linii wykładniowej. Oporami
nieliniowymi są wszystkiego rodzaju przewężenia, w których zazwyczaj występuje przepływ burzliwy, dlatego też czasami
opory te nazywa się oporami turbulentnymi. Należą tu kryzy, dysze zawory, krótkie kanały połączeniowe itp.
Comment [AG1]: Rysunek
Comment [AG2]: Do sprawdzenia
jednostka oporu.
Pojemnością pneumatyczna charakteryzują się wszelkiego rodzaju komory jak: zbiorniki, przewody rurowe. Objętość ich jest
stała (komory sztywne) lub zmienia się proporcjonalność od działającego ciśnienia (komory elastyczne). Pojemność
pneumatyczna C odgrywa rolę współczynnika proporcjonalności między masowym natężeniem przepływu powietrza Q
m
i
prędkością zmian ciśnienia w komorze dp/dt.
Q
m
=C dp/dt
C = Q
m
/(dp/dt)
[C] = kg/s (m
2
s)/N = kgm
2
/Ns = ms
2
jednostka pochodna „farad płynowy” 1Fp = 10
-8
[ms
2
]
Indukcyjność pneumatyczna. Wpływ bezwładności poruszającego się powietrza na spadek ciśnienia występuje przede
wszystkim w liniach pneumatycznych o znacznych długościach lub szybkich zmianach natężenia przepływu. Wpływ ten
zależy od współczynnika L zwanego indukcyjnością (inertancją) pneumatyczną zdefiniowaną jako: L=
∆
p/(dQ
m
/dt)
[L] = (Ns
2
)/m
2
kg = 1/m
Jednostka pochodna „henr płynowy”
1Hp = 10
8
[1/m].
5. Podać zakresy wartości sygnałów standardowych w układach regulacji.
Zdecydowana większość produkowanych obecnie urządzeń regulacyjnych należy do systemów średnio-
wartościowych. Ciśnienie powietrza zasilającego wynosi w nich 120 lub 140 kPa a wyjątkowo 0,6 lub 0,3 MPa. Systemy
wysoko-ciśnieniowe pracujące przy ciśnieniach do 10 MPa stosowane są jedynie w serwomechanizmach specjalnych. W
ostatnich latach w układach pneumatycznych wprowadzono systemy niskociśnieniowe o ciśnieniu zasilania 1,2 do 3,0 kPa.
Zakres zmian sygnału wyjściowego jest unormowany i wynosi 20 do 100 kPa.
6. Omówić zasadę pracy przetwornika pneumatycznego:
Rozróżniamy pneumatyczne przetworniki sygnałów pośrednich (siła, przesunięcie, prąd ). przetwarzającego i wzmacniacza
mocy. Zespół przetwarzający stanowi z reguły Składają się one z zespołu wzmacniacz pneumatyczny typu dysza przesłona ,
objęty proporcjonalnym sprzęrzeniem zwrotnym. Działanie zespołu przetwarzającego oparte jest na zasadzie kompensacji sił
lub przesunięć . Zapewnia to dużą dokładność i małą wrażliwość na zmiany charakterystyki kaskady pneumatycznej
wzmacniacza oraz zmiany ciśnienia zasilania . Stosowane w przetwornikach wzmacniacze mocy nie różnią się od
wzmacniaczy używanych w regulatorach. Są one budowane jako wzmacniacze membranowe jak i mieszkowe z ciągłym lub
bez ciągłego wypływu powietrza. Przetwornik zamienia sygnał wychodzący z czujnika na odpowiedni sygnał standardowy o
zakresie 20-100 kPa.
Przykładem przetwornika pneumatycznego może być przetwornik (pośredni) – mieszkowy siły: (rysunek1)
Przetwornik składa się ze wzmacniacza wstępnego ( dysza 1, opór2, przesłona3), dźwigni4 i mieszka sprzęrzenia zwrotnego 5.
Wzmacniacz mocy 6 jest wykonany jako wzmacniacz membranowy lub mieszkowy z ciągłym lub bez ciągłego wypływu
powietrza.
Dla stanu równowagi
∆
M
1
=
∆
M
2
∆
M
1
- zmiana momentu spowodowana zmianą siły wejściowej
∆
F
∆
M
2
- zmiana momentu zależna od przyrostu
∆
P
m
działającego na mieszek sprzęrzenia zwrotnego 5 o czynnej powierzchni A
∆
P
m
=
∆
F l
1
/A l
2
Sprężyna 7 jest przeznaczona do nastawiania początkowej wartości sygnału wyjściowego P
m min.
Dla początkowej wartości
zakresu sygnału wejściowego F
min.
7. Narysować i opisać działanie dowolnego przetwornika pneumatycznego.
Rozróżniamy przetworniki:
-
pośrednie (sygnałów pośrednich takich jak siła, przesunięcie, prąd)
-
pomiarowe (sygnałem jest ciśnienie, temperatura)
-
międzysystemowe.
Przetwornik pomiarowy wysokich ciśnień. (Rys. B).
Składa się z czujnika w postaci rurki Bourdona (1) i przetwornika pośredniego, działającego na zasadzie kompensacji sił.
Sygnałem wyjściowym jest siła proporcjonalna do mierzonego ciśnienia. Siła ta jest przetworzona w przetworniku pośrednim
na sygnał pneumatyczny w postaci ciśnienia wyjściowego. Zakres mierzonych ciśnień p zależy od sztywności rurki Bourdona i
czynnej powierzchni mieszka sprzężenia zwrotnego (2).Zakres ten można zmieniać
w pewnych granicach przesuwając mieszek(2).Sprężyna(3)jest przeznaczona do nastawiania początkowej wartości sygnału
pneumatycznego i ma na celu polepszenie stabilności pracy przetwornika przy niewielkich obciążeniach
wyjściowych. Wzmacniacz mocy (5) ma budowę mieszkową.
8. Co oznacza dwustopniowe przetwarzanie wielkości regulowanej.
Sygnał ciśnieniowy przetwarzany na przesunięcie, potem przesunięcie na wzrost ciśnienia i wzmocnienie. Najpierw jest
przesunięcie dysza przesłona a potem przetwarzanie sygnału ciśnieniowego p
o
na inny zakres. Przetwornik składa się z: -
czujnika; - wzmacniacz dysza przesłona, - wzmacniacza mocy. Przykładem jest przetwornik wysokich ciśnień.
(Czemu tak kurwa mało na te pytanie pedały?)
9. Jaką funkcje w układzie regulacji pełni człon pomiarowy (przetwornik).
W układach automatyki dąży się do ujednolicenia sygnałów. Sygnały te wówczas nazywa się sygnałami standardowymi.
Wprowadzenie takich sygnałów ułatwia połączenie ze sobą poszczególnych elementów układu zależnie od potrzeb oraz
znacznie ogranicza liczbę potrzebnych elementów (blokowe systemy regulacji). Sygnały przychodzące z czujników
Comment [AG3]: Co to za słowo trzeba
tu wstawić ?
pomiarowych nie zawsze maja postać sygnałów standardowych. W takich przypadkach zachodzi konieczność stosowania
dodatkowego elementu tzw. przetwornika pomiarowego. Zmienia on sygnał przychodzący z czujnika pomiarowego w
odpowiedni sygnał standardowy. RYSUNEK
W przetworniku może nastąpić:
a)
zmienia wartości sygnału bez zmiany jego natury fizycznej. Przetwornik służy do zmiany zakresu zmienności tej
samej wielkości fizycznej.
b)
Zmiana natury fizycznej sygnału. W tym przypadku przetwornik słuzy do zmiany jednej wielkości fizycznej na
inna wielkość fizyczną.
10. Skąd otrzymuje i gdzie podaje sygnały przetwornik w układzie regulacji ?
Dąży się do ujednolicenia sygnałów w układach automatyki . Sygnały te nazywamy standardowymi. Wprowadzenie takich
sygnałów ułatwia połączenie ze sobą poszczególnych elementów układu zależnie od potrzeb oraz znacznie ogranicza liczbę
potrzebnych elementów. Sygnały pochodzące z czujników pomiarowych nie zawsze mają postać sygnałów standardowych. W
takich przypadkach zachodzi konieczność zastosowania dodatkowego elementu tzw. Przetwornika pomiarowego. Przetwornik
pomiarowy zmienia sygnał przychodzący z czujnika na odpowiedni sygnał standardowy i podaje go na węzeł
sumacyjny(porównujący), a z tamtąd na regulator. Z regulatora idzie on na element wykonawczy wpływa to tym samym na
parametry wejściowe.
W pomiarowych przetwornikach ciśnienia następuje przetwarzanie ciśnienia na normowany sygnał ciśnieniowy
(standardowy) o zakresie 20 – 100 kPa. Przykładowo przetwornik wysokich ciśnień typu A104 przetwarza ciśnienia o różnych
zakresach w zależności od wykonania 0,6 – 40 Mpa na sygnał standardowy. Składa się on z czujnika w postaci rurki Bourdona
i przetwornika pośredniego , działającego na zasadzie kompensacji sił.
11. Jakimi cechami powinien charakteryzować się dobry przetwornik?
Powinien on charakteryzować się następującymi cechami:
1.
Niezawodność – określa się za pomocą prawdopodobieństwa P(t) pracy urządzenia bez uszkodzeń w ciągu czasu
t. P(t) = e
-
λ
t
, gdzie
∑
=
=
n
i
i
1
λ
λ
- int, uszkodzenia całego urządzenia wyznacza się doświadczalnie.
2.
Dokładność – oznacza klasę dokładności lub błąd podstawowy oraz błędy dodatkowe wywołane zmianą
warunków zewnętrznych. Wartość liczby klasy dokładności najczęściej oznaczamy – wartość granicznego
dopuszczalnego błędu dokładności
δ
, wyrażonego w % zakresu zmian sygnału wyjściowego urządzenia
∆
y = y
max
- y
min,
błąd ten można wyrazić wzorem
%
100
⋅
∆
+
=
y
e
e
w
p
δ
, gdzie e
p
– błąd poprawności określający
rozbieżność między charakterystyką teoretyczną i rzeczywista urządzenia pomiarowego e
w
– graniczny błąd
wierności określający rozrzut wartości sygnału wyjściowego urządzenia pomiarowego otrzymanej w serii u
pomiarów tej samej wartości wielkości wejściowej (nieznanej).
3.
Próg pobudliwości (nieczułości) e
n
- określa najmniejszy przyrost wielkości wejściowej x, przy którym następuje
zauważalna zmiana wielkości y. Wielkość progu pobudliwości w urządzeniu pomiarowym do celów
automatycznej regulacji nie powinna przekraczać od 0,02 do 0,5% zakresu pomiarowego urządzenia.
12. Definicje zakresu proporcjonalności, czasu całkowania, czasu różniczkowania.
Zakres proporcjonalności jest to odwrotność współczynnika k
p
(proporcjonalności) wyrażona w procentach x
p
=(1/k
p
)*100%
gdzie k
p
- wielkość bezwymiarowa. Zakres proporcjonalności można rozumieć jako procentowa cześć pełnego zakresu zmian
wielkości wejściowej e potrzebną do wywołania zmiany wielkości wyjściowej u o pełen zakres.
Czas całkowania (zdwojenia) T
i
określa intensywność działania całkującego regulatora. Czas zdwojenia T
i
w regulatorach PI i
PID jest czasem po upływie którego zmiana sygnału wyjściowego u skokowej zmianie podwaja swoją wartość w stosunku do
zmiany u spowodowanej działaniem proporcjonalnym.
Czas różniczkowania (wyprzedzenia) T
d
określa intensywność działania różniczkującego regulatora. Dzięki działaniu
różniczkującemu regulator może bardzo silnie reagować już na małe zmiany odchylenia regulacji e, jeżeli szybkość tych zmian
jest duża, dzięki czemu „uprzedza” spodziewany dalszy wzrost e przez odpowiednie oddziaływanie na obiekt regulacji. Czas
różniczkowania T
d
określa działanie różniczkujące w regulatorach PD i PID. Zmiana wielkości wyjściowej w regulatorze PD
wyprzedza o czas T
d
odpowiedź regulatora P przy wymuszeniu liniowo narastającym.
13. Jakie parametry charakteryzują jakość procesu regulacji ?
Wskaźniki jakości regulacji dotyczą określonych cech odpowiedzi układu na sygnał skokowy lub częstotliwościowy, albo
maja postać funkcjonału. Określone cechy odpowiedzi skokowej dotyczą dopuszczalnych odchyłek:
a)
statycznych - e
s
,
b)
dynamicznych - e
dmax
oraz kształtu przebiegów przejściowych.
Ad. a) Odchyłka statyczna e
s
w układach regulacji jest różnicą sygnałów: wartości zadanej y
z
i sygnału wyjściowego z obiektu
y w stanach ustalonych
)
(
lim
y
y
e
z
t
s
−
=
∞
→
.
Comment [AG4]: Rysunek wstawić
Ad. b) Maksymalna odchyłka dynamiczna regulacji e
dmax
jest jednym z ważniejszych wskaźników w ocenie jakości
dynamicznej układu. W układach z regulatorami astatycznymi gdzie e
dmax
= A
1
, natomiast w układach z regulatorami
statycznymi e
dmax
= A
1
+ A
2
.
Układy:
Oscylacyjny
aperiodyczny
- regul. astatycznym; -regul. sttyczną (RYSUNKI)
Bezpośrednimi wskaźnikami jakości odpowiedzi skokowej:
a)
czas ustalania T
u
b)
przeregulowanie (oscylacyjność)
χ
Ad a) jest okres czasu, jaki upływa od chwili wystąpienia skokowego wymuszenia zakłócającego do chwili gdy odchyłka
regulacji osiągnie wartość ustaloną z tolerancją
±
e
n
.
Na ogół wartość e
n
przyjmuje się jako równą 5% wartości odchyłki początkowej maksymalnej.
Ad. b) charakteryzuje skłonność układu regulacji do oscylacji. Przeregulowanie określa się jako bezwzględną wartość
stosunku sąsiednich amplitud przebiegu.
%
100
1
2
⋅
=
A
A
χ
.
Przebiegi, w których wartość przeregulowana
χ
równa się 0 nazywane są przebiegami aperiodycznymi a pozostałe
oscylacyjnymi.
14. Defincja pojęć : przeregulowanie, czas regulacji, uchyb ustalony (statyczny) uchyb maksymalny.
Wskaźniki jakości regulacji dotyczą określonych cech odpowiedzi układu na sygnał skokowy lub częstotliwościowy, albo
maja postać funkcjonału. Określone cechy odpowiedzi skokowej dotyczą dopuszczalnych odchyłek:
c)
statycznych - e
s
,
d)
dynamicznych - e
dmax
oraz kształtu przebiegów przejściowych.
Ad. a) Odchyłka statyczna e
s
w układach regulacji jest różnicą sygnałów: wartości zadanej y
z
i sygnału wyjściowego z obiektu
y w stanach ustalonych
)
(
lim
y
y
e
z
t
s
−
=
∞
→
.
Ad. b) Maksymalna odchyłka dynamiczna regulacji e
dmax
jest jednym z ważniejszych wskaźników w ocenie jakości
dynamicznej układu. W układach z regulatorami astatycznymi gdzie e
dmax
= A
1
, natomiast w układach z regulatorami
statycznymi e
dmax
= A
1
+ A
2
.
Układy:
Oscylacyjny
aperiodyczny
- regul. astatycznym; -regul. sttyczną (RYSUNKI)
Bezpośrednimi wskaźnikami jakości odpowiedzi skokowej:
c)
czas ustalania T
u
d)
przeregulowanie (oscylacyjność)
χ
Ad a) jest okres czasu, jaki upływa od chwili wystąpienia skokowego wymuszenia zakłócającego do chwili gdy odchyłka
regulacji osiągnie wartość ustaloną z tolerancją
±
e
n
.
Na ogół wartość e
n
przyjmuje się jako równą 5% wartości odchyłki początkowej maksymalnej.
Ad. b) charakteryzuje skłonność układu regulacji do oscylacji. Przeregulowanie określa się jako bezwzględną wartość
stosunku sąsiednich amplitud przebiegu.
%
100
1
2
⋅
=
A
A
χ
.
Przebiegi, w których wartość przeregulowana
χ
równa się 0 nazywane są przebiegami aperiodycznymi a pozostałe
oscylacyjnymi.
15. Narysować charakterystyki skokowe regulatorów PI, PID dla dwóch różnych współczynników wzmocnienia, czasu
całkowania, czasu różniczkowania.
Charakterystyki skokowe (RYSUNKI)
Dla różnych współczynników wzmocnienia k
p
, czasu całkowania T
i
, czasu różniczkowania T
d
. RYSUNKI
17. Opisać metodę doboru nastaw regulatora.
Metody:
a)
dobór nastaw z wykorzystaniem danych tabelarycznych
b)
dobór nastaw z wykorzystaniem charakterystyk skokowych
c)
metoda Zieglera-Nicholsa.
Ad. a) decydujący wpływ na nastawy ma stosunek
z
T
T
0
, gdzie T
0
– czas opóźnienia, T
z
– stała czasowa zastępcza. Stosunek ten
wyznaczony jest z transmitancji G
0
(s). Wyznaczone z tablic optymalne nastawy regulatorów odbiegają od wartości
najlepszych w układzie rzeczywistym. Te ostatnie musiałyby ulegać zmianom zależnie od zmian charakterystyki obiektów.
Zalecane nastawy podają więc orientacyjne wartości i w jakim kierunku należy zmieniać nastawy by uzyskać pożądane
przebiegi.
Comment [AG5]: Rysuneczki do
wstawienia
Comment [AG6]: Jeszcze raz
rysuneczki
Ad. b) Stosując metody oparte na pomiarze charakterystyk skokowych zakłada się, że obiekt można uważać za obiekt
inercyjny z opóźnieniem. Dla takiego obiektu określa się na podstawie charakterystyki skokowej podstawowe parametry a
następnie z tabel dobiera się wartości nastaw regulatora.
Ad. c) Ustawiamy działanie regulatora na działanie P. Dla PI uzyskujemy to przez nastawienie długiego czasu zdwojenia T
i
a
dla PID dodatkowo możliwie krótkiego czasu wyprzedzenia T
d
, po czym zwiększamy współczynnik wzmocnienia k
p
aż do
granicy stabilności (drgań słabo tłumionych). Wyznaczamy wówczas okres drgań T
kr
i wzmocnienie regulatora, przy którym
mamy niestabilność, tzn k
p
= k
pkr
.
Zalecane nastawy regulatorów w tej metodzie:
P
k
p
= 0,5 k
pkr
PI
k
p
= 0,45 k
pkr
T
i
= 0,85 T
kr
PID
k
p
= 0,6 k
pkr
T
i
= 0,5 T
kr
T
d
= 0,12 T
kr
.
18. W jaki sposób można pozbyć się w regulatorze akcji całkującej i różniczkującej?
Pozbycie się akcji całkującej : przez zwiększenie czasu T ( wpływ całkowania będzie się uwidaczniał przy mniejszych
częstotliwościach czyli po dłuższym czasie)
PI : G(s) = Kp ( 1+ 1/Ti s)
Pozbycie się akcji różniczkującej przez zmniejszenie czasu Td ( zwiększenie częstotliwości ,przy której wpływ
różniczkowania staje się niewidoczny
PID: G(s) = Kp ( 1+ 1/Tis + Td/Ts+1)
19. Co znacza pojęcie rodzaj pracy regulatora – wymień rodzaje pracy oraz wpływ zmiany rodzaju pracy regulatora w
trakcie normalnej eksploatacji.
20. Regulatory bezpośredniego działania temp. Ciś. Poziom- schematy opisy działania:
Są to regulatory które energię potrzebną do przestawienia zaworu nastawczego pobierają z procesu regulowanego za pomocą
czujnika. Nie wymagają one stosowania dodatkowych źródeł (spręrzarki).Istota polega na wykorzystaniu energii sygnału
wyjściowego czujnika do bezpośredniego przestawienia nastawnika. Zaletą tego typu regulatora jest prosta i zwarta budowa,
niska cena i duża niezawodność działania. Jednak zakres ich stosowania ogranicza się do regulacji stałowartościowej o małej
wartości.
Regulatory te działają na ogół w sposób proporcjonalny.
Regulator ciśnienia (rysunek) 1- grzybek zaworu dwugniazdowego
2- membrana regulatora
3- sprężyna nastawnika wartości zadanej
Wzrost ciśnienia powoduje przymykanie zaworu , zwiększenie dławienia i w konsekwencji obniżenie ciśnienia za zaworem.
Organem wykonawczym jest zawór dwugniazdowy. Grzybek połączony jest sztywno z membraną. Regulowane ciśnienie
doprowadzone jest pod membraną – wytwarza ono siłę działającą do góry. Siła od sprężyny jest skierowana przeciwnie .
Grzybek zaworu ustala się w położeniu, w którym siły te równoważą się. Zmieniając nakrętką naciąg sprężyny zmieniamy
wartość ciśnienia , przy którym nastąpi równowaga( zmieniamy więc wartość zadaną).
Regulator poziomu Najprostszym regulatorem poziomu jest regulator pływakowy. Jest on stosowany do utrzymywania
stałej wartości poziomu cieczy w zbiornikach otwartych i ciśnieniowych . Czujnikiem w tych regulatorach jest pływak
umieszczony bezpośrednio w zbiorniku lub w specjalnej komorze pływakowej. W zbiornikach ciśniemiowych z reguły są
stosowane komory pływakowe. (RYSUNEK):
OPIS – Ruch pływaka 1 zamieniany jest na obrót wałka 3 i za jego pośrednictwem przekazywany na dźwignię 2.
Przesunięcie dźwigni 2 przenoszone jest przez cięgło 4 na dźwignię 5 przestawiającą zawór 6 . Przejście wałka 3 przez ściankę
komory pływakowej uszczelnione jest dławnicą ,układ może więc działać przy istnieniu nadciśnienia w zbiorniku. Wartość
zadana poziomu jest określana przez miejsce zainstalowania komory pływakowej i oczywiście nie może być zmienna bez jego
przebudowy. Regulator poziomu jest regulatorem proporcjonalnym a zakres proporcjonalności można zmieniać przez zmianę
miejsca zamontowania cięgła 4 . Dokładność działania regulatora poziomu zajeży od sił oporu jakie muszą być pokonane przy
przestawieniu zaworu, tzn. od sił działających na grzybek zaworu oraz od sił tarcia występujących na wszystkich przegubach
oraz w zaworze. Jeżeli bowiem na pływak nie działają siły zewnętrzne to jego zanurzenie jest stałe a położenie odpowiada
poziomowi w zbiorniku.
Regulator temperatury Regulator temp. Bezpośredniego działania jest przeznaczony do pracy w urządzeniach
grzejnych , np.: w wymiennikach ciepła (RYSUNEK)
Czujnikiem jest termometr manometryczny. Spirala termometryczna 1 ,mieszek przegrzania 2 ,kapilara 3 ,i mieszek
wykonawczy 4 wypełnione są cieczą manometryczną. Spirala termometryczna zanurzona jest w czynniku ,którego temperatura
jest regulowana . Temperatura cieczy manometrycznej jest więc taka sama jak w obiekcie regulowanym. Pod wpływem zmian
temp. Zmienia się objętość cieczy manometrycznej. Zmieniając swoją objętość ciecz manometryczna działa na mieszek
wykonawczy 4 i powoduje zmianę położenia grzybka zaworu. Zmniejsza się lub zwiększa wskutek tego strumień
przepływającego czynnika grzewczego, zapewniając tym samym rządaną wartość temperatury.
21.Narysować układ regulacji poziomu wody w kotle . SCHEMAT
23.Schamat i opis działania ustawnika pozycyjnego .
Sygnałem wejściowym siłownika jest sygnał m , a sygnałem wyjściowym przesunięcie liniowe u lub kątowe φ . W
siłownikach małej mocy sygnał m dostarcza energii do siłownika . Przy dużych mocach siłowników lub pożądanej nieliniowej
charakterystyce statycznej siłownika , sygnał m steruje pomocniczym wzmacniaczem mocy . Sygnał wyjściowy siłownika
nadąża wówczas za zmianami wartości sygnału m . Dodatkowe wzmacniacze siłowników pneumatycznych i hydraulicznych
nazywane są ustawnikami pozycyjnymi (pozycjonerami).Sygnał wejściowy m w siłownikach pneumatycznych stanowi
ciśnienie p
u
. Wśród siłowników pneumatycznych można wyróżnić siłowniki membranowe ze sprężyną , siłowniki
membranowe bez sprężyny i siłowniki tłokowe .Ustawnik pozycyjny stanowi wzmacniacz pneumatyczny ze sprzężeniem
zwrotnym , który zapewnia jednoznaczność między sygnałem sterującym p
u
a przesunięciem u . Zależność statyczna między
wielkościami p
u
i u zespołu siłownik-wstawnik jest zwykle liniowa . Wprowadzając sprzężenie zwrotne poprzez odpowiednio
ukształtowaną krzywkę uzyskuje się zależność u=f(p
u
) w postaci nieliniowej .Ustawnik pozycyjny umożliwia takie
podwyższenie ciśnienia p
u
’ , działającego na membranę siłownika aż do ciśnienia zasilania , które może być wyższe od
ciśnienia zasilania regulatora p
o
. Ustawnik zapewnia również możliwość zmiany zakresu proporcjonalności urządzenia
regulującego . Zakres ten w odniesieniu do ustawnika pozycyjnego jest równy : Yp
ust
= WZÓR *100% ; u
max
– maksymalny
skok trzpienia siłownika ; u – skok trzpienia spowodowany przyrostem ciśnienia ∆p
u
.Ustawniki pozycyjne umożliwiają takie
sterowanie sygnałem p
u
’ z jednego regulatora kilkoma siłownikami RYSUNEK .
Przy zmianie sygnału sterującego p
u
doprowadzonego do sprężystego mieszka 1 , przesłona 2 zmienia ciśnienie kaskadowe p
k
.
Po wzmocnieniu tego ciśnienia we wzmacniaczu mocy 3 otrzymuje się sygnał p
u
’ , działajacy na membranę siłownika 4 .
Ciśnienie p
u
’ osiąga taką wartość , przy której przesunięcie u przez sprężynę 5 wywołuje siłę równoważącą siłę od mieszka 1 .
Jednoznaczność między sygnałem p
u
a przesunięciem u zależy od sztywności sprężyny 5 i powiązania kinetycznego tej
sprężyny z trzpieniem siłownika . Jest oczywiste , że w zależności od siły tarcia i innych sił zewnętrznych , działających na
nastawnik , ciśnienie p
u
wywołuje różne ciśnienia p
u
’ .
24. Co określa współczynnik wymiarowy zaworu K
v
.
Do wyznaczania wymiarów zaworu stosowana jest metoda tzw współczynnika wymiarowego K
v
. Współczynnik K
v
wynika z
równania przepływu cieczy przez opór hydrauliczny, jaki stanowi zawór. Występujący na zaworze spadek ciśnienia
∆
p
v
przy
przepływie burzliwym jest równy:
∆
p
v
=
ξ
(
ρ
/2)*
ω
2
Strumień objętościowy Q przepływający przez zawór: Q=A
ω
;
ρ
ρ
ξ
v
v
v
p
K
p
A
Q
∆
⋅
=
∆
=
2
A-
pole przekroju przepływowego przez zawór
ξ
- wsp oporu przepływu
ξ
ρ
2
⋅
=
∆
⋅
=
A
p
Q
K
v
v
Przy przepływie wody (
ρ
=1g/cm
3
) i spadku ciśnienia
∆
p
v
= 1kg/cm
2
wsp K
v
liczbowo był równy strumieniowi
objętościowemu wody w m
3
/h. Wsp K
v
jest równy strumieniowi objętościowemu w m
3
/h cieczy o gęstości
ρ
=1000 kg/m
3
,
przepływającej przez zawór przy spadku ciśnienia w zaworze o zaworze 0,1 MPa i ustalonym skoku u grzybka
o
vo
v
p
A
Q
K
ρ
ξ
∆
⋅
=
=
2
;
o
vo
v
v
p
A
p
A
K
Q
ρ
ξ
ρ
ξ
∆
⋅
∆
⋅
=
2
2
;
o
v
o
v
p
p
Q
K
ρ
ρ
⋅
∆
⋅
∆
=
p
vo
=0,1 MPa;
ρ
o
=1000 kg/m
3
;
∆
p
v
– rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze w MPa ;
ρ
- rzeczywista gęstość cieczy
przepływająca przez zawór w kg/cm
2
Ze wzoru wynika że wsp K
v
uwzględnia zarówno pole przekroju przepływowego A, przepływu
ξ
. Współczynnik ten zależy od
kształtu zaworu i grzybka oraz od chropowatości ścianek. Zależnośc K
v
=f(A) jest wyznaczana doświadczalnie. Szczególnie
ważną rolę przy doborze zaworu spełnia współczynnik K
v max
odpowiadajacy całkowitemu otwarciu zaworów. Wsp. ten
charakteryzuje minimalny opór hydrauliczny zaworu. Znajomość K
v max
zdanych z katalogu wytwórcy zaworów pozwala
określić średnice nominalną zaworu.
25.Rodzaje charakterystyk zaworu .Ogólnie dla zaworu i przepustnic można wyróżnić następujące charakterystyki :a)
otwarcia zaworu A=f(u) (charakterystyka konstrukcyjna) jest to zależność pola powierzchni przekroju przepływowego A od
przesunięcia h grzybka zaworu . b) przepływowa (wewnętrzna) zaworu k
v
=f(h) ; charakterystyka ta podaje zależność między
współczynnikiem przepływu k
v
a przesunięciem u grzyba zaworu . Jest to charakterystyka statyczna zaworu określająca jego
własności nastawcze . c) robocza zaworu Q=f(h) ; charakterystyka ta podaje zależność natężenia przepływu płynu w
warunkach pracy zaworu , w instalacji zalezna od przesunięcia h grzybka zaworu. W praktyce przyjmuje się , że
charakterystyki otwarcia i przepływowe zaworu są tego samego kształtu . Oznacza to , że współczynnik k
v
zmienia się
analogicznie jak pole przekroju przepływowego A w funkcji przesunięcia grzybka h. Wystarczy więc przy znanej
charakterystyce otwarcia , którą można na ogół wyznaczyć obliczeniowo , z wymiarów grzyba i gniazda znaleźć
doświadczalnie tylko jedną wartość współczynnika k
v
, by mieć całą charakterystykę przepływową zaworu . Zwykle jest to
wartość k
vmax
przy maksymalnym otwarciu zaworu . ad.a) charakterystyka otwarcia zaworu jest zależna od kształtu i
wymiarów grzybka . W praktyce stosowane są dwa podstawowe typy charakterystyk otwarcia zaworów używanych do płynnej
regulacji strumienia : stałoprocentowa (logarytmiczna) i liniowa . W zaworach przeznaczonych do sterowania typu zamknięte-
otwarte stosowane są tzw. grzybki szybkootwierające . Zawór taki służy do regulacji dwupołożeniowej a jego charakterystyka
nazywana jest przekaźnikową 9szybko zamykająca).CHARAKTERYSTYKA. Charakterystyki otwarcia zaworu : 1-liniowego
, 2,3-stałoprocentowego 4-szybko otwierającego (zamykającego). Charakterystyka wewnętrzna ma taki sam kształt jak
charakterystyka otwarcia . Można więc te charakterystyki traktować również jako wewnętrzne (oś rzędnych w wartościach
względnych wsp. przepływu WZÓR ).Z obserwacji charakterystyk wynika że w zaworze o liniowej charakterystyce otwarcia
pole przepływu A jest proporcjonalne do przesunięcia wrzeciona h . W zaworze o charakterystyce otwarcia stałoprocentowej
przyrost pola przepływu ∆A jest proporcjonalny do iloczynu przyrostu przesunięcia wrzeciona ∆h i pola przepływu
istniejącego przed zmiana . Nazwa „charakterystyka stałoprocentowa” pochodzi stąd że względna zmiana pola przepływu
występująca przy określonej zmianie położenia wrzeciona , np. o 2% zakresu powoduje taką samą procentową zmianę pola
przepływu A , np. o 8% niezależnie od tego czy stopień otwarcia zaworu jest duży czy mały. Charakterystykę stałoprocentową
wyraża się wzorami : WZÓR α-stały wsp. charakterystyczny dla danego zaworu dla całkowitego zamknięcia (h=0) WZÓR
zwykle α=50 . Cechy zaworów o charakterystyce otwarcia stałoprocentowej : - wzmocnienie zaworu zwiększa się wraz ze
zwiększeniem stopnia otwarcia zaworu . – teoretycznie zawory te nie zamykają się szczelnie . Najmniejsz wartość pola
przepływu WZÓR .ad.c) Mając ch – kę wewnętrzną można wyznaczyć ch – kę roboczą , czyli zależność między
przesunięciem wrzeciona zaworu , a strumieniem przez zawór w danej instalacji. Warunki pracy zaworu wmontowanego w
danej instalacji mogą być scharakteryzowane przy mijaniu parametru. WZÓR ∆p
o
– spadek ciśnienia w zaworze całkowicie
otwartym . Charakterystyki robocze zaworów zależne są od wsp. c . CHARAKTERYSTYKI *2 Charakterystyki robocze
zaworów stałoprocentowych są bardziej zbliżone do prostoliniowych niż ch – ki zaworów liniowych . Dotyczy to szczególnie
zaworów pracujących w warunkach , w których wartość parametru c nie przekracza 0,5.
27.Jakie funkcje mogą realizować cyfrowe regulatory prędkości obrotowej .
1.Lagodna regulacja prędkości w celu uniknięcia wahań prędkości spowodowanych różnicą ciśnień spalania w poszczególnych
cylindrach.2.Szybkie oddziaływanie na ilość dawki paliwa w przypadku zbyt dużej prędkości obrotowej .3.Możliwość pracy
silnika na niskich prędkościach obrot przy małych prędkościach manewrowych statku. 4. Zabezpieczenie przed pracą silnika w
prędk. Krytycznych w celu uniknięcia drgań rezonansowych. 5. Zabezpieczenie silnika przed nadmiernym M
o
wału . 6.
Zabezpieczenie silnika przed praca przy zbyt małej ilości pow. doł.
Poza tym : - muszą zapewnić stabilną pracę silnika , - wymaganą jakość regulacji we wszystkich stanach pracy silnika , -
ograniczenie dawki paliwa w zależności od nastawy prędk. Obrot. , - utrzymanie rozruchowej dawki paliwa , - ograniczenie
dopływu paliwa na sygnał z turbosprężarki , - zabezpieczenie silnika przed spadkiem ciś. oleju smarowego , - zabezpieczenie
silnika przed spadkiem ciśnienia wody chłodzącej cylindry i tłoki .
Programowanie funkcji regulatora : - ustalenie regulowanej dawki paliwa , - ustawienie zakresu prędkości krytycznej , -
ograniczenie max. wartości prędk. obrot. , - wskaźnik ustawienia zerowego skoku śruby nastawnej , - max. Pozycja
serwomotoru , - zmiana zakresu wzmocnienia błędu , - wpływ nastawy paliwa na wzrost prędk. , - wskaźnik ograniczenia
charakterystyki prędkości , - wskaźnik ograniczenia ch. powietrza doładowujacego. BLOKI FUNKCJONALNE . 1. Obwód
sterowania siłownikiem. 2. Obwód pomiaru prędk. obrot. silnika. 3. Obwód wyboru wartości zadanej . 4. Obwód sterowania
prędk. obrot. silnika . 5. Moduł charakterystyk granicznych silnika. 6. Obwód start/stop. 7. Obwód wybierania minimum. 8.
Obwód wykrywania uszkodzeń.
28. Opisać istotę sterowania programowego zespołem napędowym ze śrubą nastawną.
Najczęściej stosowanym rozwiązaniem sterowania zespołem napędowym SG - śruba napędowa - kadłub, na polskich
statkach są układy sterowania programowego. Układy te nie zapewniają jednak maksymalnej sprawności pracy zespołu w
całym zakresie zmian warunków zewnętrznych. Sterowanie programowe zespołem napędowym polega na automatycznej
realizacji związku funkcyjnego pomiędzy dwoma parametrami pracy zespołu równolegle z utrzymaniem wartości zadanej
prędkości lub mocy silnika. Programy wyznacza się bezpośrednio z charakterystyk napędowych stosując kryterium:
minimalnego zużycia paliwa dla różnych prędkości statku lub na podstawie charakterystyk silnika, śruby, kadłuba z
uwzględnieniem warunku maksymalnej sprawności pracy zespołu napędowego. Stosowane na statkach układy sterowania
pracują wg następujących programów: H=f(n) – skok śruby w funkcji prędkości obrotowej; M=f(n) – moment silnika w
funkcji prędkości obr. Program wyznaczany jest dla warunków przyjętych za najbardziej typowe dla statku. Przewidując na
jakich trasach będzie pływał statek i jakich oporów kadłuba należy się spodziewać wyznacza się program zmiany nastaw.
Sterowanie wg tak określonego programu w warunkach innych niż te dla których został on opracowany jest zawsze związane
ze spadkiem sprawności. Zmiany warunków zewnętrznych wpływają głównie na sprawność śruby, a praktycznie nie mają
wpływu na sprawność silnika.
29.Narysować i opisać schemat blokowy układu pracującego wg. Programu H=f(n) SCHEMAT
1-dżwignia sterujaca , 2-pokrętło korekty programu , 3-regulator prędkości obrotowej , 4- mechanizm zmiany skoku , z
1
,z
2
-
zadajniki pneumatyczne , k
1
,k
2
-krzywki przestrzenne
Układ H=f(n) z ręczną korektą programu . Obrót dźwigni sterującej 1 wraz z połączonymi z nią krzywkami przestrzennymi ,
powoduje zmianę wartości ciśnień p
1
,p
2
na wyjściu z zadajnika. Spowoduje to zmianę skoku śruby i prędk. obrot. silnika przez
układy nadążne (sterowanie ciśnieniami p
1
i p
2
). Programy zmian nastaw skoku śruby i obrotów sil. określane są odpowiednim
ukształtowaniem profili krzywek przestrzennych k
1
i k
2
. Istnieje szereg różnych programów optymalnych ponieważ muszą one
się zmieniać wraz ze zmianami charakterystyki oporów kadłuba przy zmianie warunków pływania (np. warunków
zewnętrznych , stanu załadowania). Dlatego też na krzywkach przestrzennych odwzorowanych jest szereg programów przy
czym pojedynczy profil jest programem sterowania optymalnym dla określonych warunków. Położenie wzdłużne krzywek
(wybór programu) można ustawić ręcznie lub automatycznie. Na schemacie pokazane jest urządzenie sterujące z ręcznym
wyborem programu . Wyboru programu dokonuje operator przez ustawienie dźwigni 2 w wybrane położenie , np. „pływanie
swobodne” , „holowanie” , „trałowanie” . Dźwignia 1 steruje się obciążeniem zespołu
30. W jaki sposób i dlaczego zabezpiecza się SG współpracujący ze śrubą nastawną.
W układach sterowania zespołem napędowym ze śrubą nastawną wg programu H=f(n) jest niebezpieczeństwo
przeciążenia silnika zwłaszcza momentem obrotowym. Nastąpi to po zmianie położenia dźwigni sterującej np. od „bardzo
wolno” do „cała naprzód”, układ nastawi maksymalne wartości skoku i wartości prędkości obr. silnika . Są dwa sposoby
zabezpieczenia silnika przed przeciążeniem: a) przez zastosowanie układu, który redukuje skok śruby, gdy nastawa listwy
paliwowej osiąga wartość maksymalną. Dźwignia sterująca umieszczona na pulpicie mostkowym wyposażona w dwie krzywki
K1 i K2 na profilach na których naniesiono program zmiany skoku śruby H i prędkości obrotowej n. Krzywki oddziaływują na
zadajniki pneumatyczne Z1 i Z2 ( precyzyjnie reduktory), z których sygnały pneumatyczne podawane są odpowiednio do
serwomechanizmu zmiany skoku 2 oraz do reduktora prędkości obrotowej 1. Wartości sygnałów wychodzących z zadajników
są proporcjonalne do wychylenia dźwigni sterującej. Określonemu położeniu dźwigni odpowiada jedna i zawsze ta sama (dla
danego programu) para nastaw skoku śruby i prędkości obr. Silnika. Prędkość obr. silnika (śruby) utrzymywana jest na
zadanym poziomie przez regulator prędkości obrotowej. Regulator steruje dawką paliwa H ( ustawieniem wydatku pomp
wtryskowych) tak, aby rzeczywiste obroty silnika n były równe obrotom zadanym n
z
. Aktualna wartość dawki paliwa zależy
w głównej mierze od warunków zewnętrznych, stanu załadowania, stanu kadłuba czyli od wielkości zakłucających Z. Sygnał
h
max
reprezentuje sygnał korekcyjny zmniejszający skok śruby, gdy w regulatorze prędkości obr. wygenerowany zostanie
sygnał maksymalnej nastawy paliwowej. Zmniejszenie skoku śruby zmniejsza wartość momentu obr. silnika co wywołuje
gwałtowny przyrost prędkości obr. bez konieczności przeciążenia silnika.
RYS1
b) przez zastosowanie urządzeń programujących, w których program sterowania zmienia się płynnie ze zmianą prędkości
statku (z dodatkową stabilnością prędkości statku na zadanym poziomie) Dźwignią zadajnika 1 nastawia się sygnał zadanej
prędkości statku. Regulator 2 porównuje prędkość z rzeczywistą statku z prędkością zadaną i za pośrednictwem
serwomechanizmu 3 obraca wał z krzywkami 4, zmieniając wartości zadane skoku H
z
i prędkości obrotowej śruby n. Sygnał
prędkości podawany jest do regulatora 2 oraz do serwomechanizmu korekty programu 6, który przesuwa krzywkę sterującą
skokiem śruby. W ten sposób skok śruby i prędkość obr. zespołu napędowego zmieniają się płynnie wraz z prędkością statku,
a w sytuacjach ustalonych osiągają wartości bliskie optymalnym dla danego programu.
RYS 2
31. Jakie podstawowe zadania stawia się układowi sterującemu zepołem napędowym ze srubą nastawną?
Polega na racjonalnej eksploatacji układu napędowego w całym okresie jego żywotności, wywiera dominujący wpływ na
koszty oraz na jakość wzajemnej współpracy poszczególnych elementów. Oddziaływanie na procesy zachodzące w zespole
napędowym powinno być takie aby sumaryczne koszty eksploatacyjne (koszty paliwa, remontów i związanych z tym
przestojów) były jak najmniejsze. Sprowadza się to do doboru takich parametrów pracy zespołu, które zapewniają najwyższą
sprawność napędową oraz wolną od przeciążeń, bezawaryjną pracę silnika i śruby w różnych warunkach pływania.
Układ sterujący w oparciu o uzyskane informacje ( x- sygnał wartości zadanej , y- sygnał o bieżącym stanie pracy zespołu
napędowego ) powinien wypracować takie nastawy dla silnika i śruby aby zostały spełnione wymagania:
•
jazdy z zadaną prędkością lub mocą
•
aby zadana prędkość utrzymana była przy pracy zespołu napędowego z maksymalną sprawnością
W oparciu o w/w zalecenia zapiszemy w pamięci komputera algorytm . Układ sterujący dobiera nastawy skoku śruby i
prędkości obrotowej tak aby zostały spełnione powyższe wymagania:
•
czasowe obciążanie silnika
•
zabezpieczenie silnika przed przeciążeniem
•
praca w stanach awaryjnych
•
zabezpieczenie przed pracą w zakresie obrotów krytycznych
•
kontrola przebiegu rozruchu i zatrzymania silnika
32. Kiedy mówimy o sterowaniu optymalnym zespołem napędowym ze śrubą nastawną?
Sterowanie optymalne zespołem napędowym polega na wyznaczeniu optymalnej pary nastaw skoku śruby i prędkości
obrotowej, do czego wymagana jest znajomość aktualnych charakterystyk silnika, śruby i kadłuba lub wypadkowa
charakterystyka napędowa całego zespołu napędowego. Układy napędowe, w których regulacja prędkości statku odbywa się
poprzez jednoczesne ustalenie prędkości obrotowej n i skoku śruby H.
Położenie optymalnego punktu pracy uzależnione jest od szeregu wartości o charakterze stochastycznym, jak warunki
zewnętrzne, stan kadłuba, stan śruby czy silnika. Złe nastawy powodują wysokie straty. Dla danej prędkości statku istnieje
tylko jedna para nastaw (n,H) przy której występuje maksymalna sprawność zespołu napędowego.
System (mikrokomputerowy) doboru optymalnych nastaw zespołu napędowego ze śrubą nastawną umożliwia realizację wielu
zadań, z których najważniejsze to: - wyznaczanie optymalnych (ze względu na max sprawność śruby i silnika) nastaw
prędkości obr silnika i skoku śruby w każdych warunkach pływania; - wyznaczania pkt pracy silnika w polu charakterystyki i
określenie czy praca silnika odbywa się w tzw polu pracy silnika bez ograniczeń czasowych w polu o ograniczonym czasie
przebywania czy też polu przeciążeniowym; - wyznaczenie godzinowego, jednostkowego i globalnego zużycia paliwa; -
wyznaczenia aktualnej charakterystyki napędowej; - wyznaczenie max i min prędkości statku, przy których występuje
przeciążenie silnika z uwzględnieniem warunków pływania; - wyznaczenie powyższej wielkości dla przewidywalnych
programowych warunków pływania np. przy wzroście oporów o 100%;