28.05.2012

Sprawozdanie

Cykl 3 temat 3

„Dobór nastaw regulatora PID”

Grupa C5

Grupa ćwiczeniowa C2

Celiński Patryk

Drzewiecki Dominik

Gembicki Jacek

Kozak Marta

Słabik Ewa

Walczak Justyna

Warda Paulina

Wprowadzenie

Dobór nastaw regulatorów ma na celu optymalizację pracy układu automatycznej regulacji.

Metody określania nastaw:

1) Na podstawie pomiarów parametrów charakterystyki skokowej.

Metoda polega na obliczeniu parametrów odpowiedzi skokowej obiektu i doborze nastawy
zgodnie z założonym przebiegiem regulacji wg poniższego zestawienia.

2) Metoda Zieglera i Nicholsa

Polega na przeprowadzeniu następującej procedury:

- regulator zainstalowany w układzie nastawić na działanie P, i zwiększać stopniowo
współczynnik wzmocnienia Kp aż do granicy stabilności.

- W stanie wzbudzonych oscylacji układu zmierzyć okres Tosc oraz współczynnik
wzmocnienia Kp kryt, przy którym wystąpiły oscylacje.

- zależnie od regulatora należy przyjąć:

Dla P:Kp= 0,5 Kp kryt

Dla PI: Kp= 0,45 Kp kryt; Ti= 0,85T osc

Dla PID: Kp= 0,6 Kp kryt; Ti= 0,5 Tosc; Td= 0,12 Tosc

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było poznanie sposobów doboru nastaw regulatorów według reguł
Zieglera-Nicholsa oraz na podstawie charakterystyk dynamicznych obiektu.

Podczas ćwiczeń wykorzystano ze stanowiska badawczego wyposażonego w model suszarki,
panel członów inercyjnych, panel zakłócenia skokowego i panel regulatora. Regulator
nastawiono na działanie proporcjonalne, ustawiono wartość zadaną równą 52st. C,
wprowadzono zakłócenie skokowe zmieniając współczynnik wzmocnienia co widać na
wydrukach z odpowiedziami skokowymi układu.

Wariant 1 – Kp= 1,78 Wariant 4 – Kp= 18,78

Wariant 2 – Kp= 4,78 Wariant 5 – Kp=38,78

Wariant 3 – Kp= 8,78

Układ doprowadzono do granicy stabilności. Zmierzono okres oscylacji= 60s, i współczynnik
Kp= 38,78. Następnie obliczono:

Kp= 23,27; Ti= 0,5*60= 30; Td= 0,12*60= 7,2

Następnie zastosowano obliczone nastawy.

Wnioski:

Regulator pracujący proporcjonalnie:

- im mniejszy był współczynnik wzmocnienia Kp tym większa była odchyłka regulacji e stat i
błąd ststyczny

- Wraz ze zwiększaniem wartości Kp szybciej następowała zmiana temperatury, ale
zwiększały się też wahania wartości temperatury przed osiągnięciem wartości zadanej. Przy
najwyższych wartościach Kp występowało też przeregulowanie.

- Wartość mocy grzałki była proporcjonalna do wartości współczynnika Kp. Przy
najmniejszej wartości współczynnika (Kp=1,78) Odchyłka statyczna (e stat

1

) była na tyle

duża, że temperatura nie ustabilizowała się na wartości zadanej temperatury, tylko na nieco
mniejszym poziomie.

- Po nastawieniu współczynnika wzmocnienia na Kp=4,78 początkowa moc grzałki
dochodziła do 85%, potem spadała i na koniec stabilizowała się dosyć szybko i suszarka
szybko osiągnęła wartość zadaną (z niewielką odchyłką).

- W przypadkach, gdy współczynnik wzmocnienia wynosił 8,78 i więcej początkowa moc
grzałki wzrastała gwałtownie do osiągnięcia pułapu 100%, następnie w wyniku
przeregulowania spadała do 0% aby na koniec ustabilizować się bądź oscylować w
niewielkim przedziale.

- Podczas pracy przy współczynniku Kp=38,78 zaobserwowano wyraźne niegasnące
oscylacje. Nastąpił punkt krytyczny, na podstawie którego należało wyznaczyć nastawy.

Regulator pracujący całkująco- różniczkująco-proporcjonalnie:

- Po zastosowaniu obliczonych nastaw temperatura suszarki szybko osiągnęła wartość
zadaną, odchyłka statyczna e stat była równa 0. Początkowa moc grzałki nie osiągnęła
100%, nie było więc znacznego przeregulowania, ale po stabilizacji temperatury można było
zarejestrować niekorzystne wahania mocy grzałki.