WYDZIAA
TRANSPORTU PW Zakład Sterowania Ruchem
LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI III
Rok akad. / Data wykonania ćwiczenia Uzyskane punkty za:
przygotowanie zaliczenie poprawę
Specjalizacja Imiona i Nazwiska studentów
i realizację zaliczenia
. . . . . . . . . . 1.
Zespół 2.
3.
4.
5.
Ćwiczenie nr 2
Temat ćwiczenia: REGULATORY PID
1. Cel ćwiczenia, zakres tematyczny do opanowania
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk regulatorów P, I, D oraz badanie zamkniętego układu
regulacji pod kątem wpływu transmitancji pętli sprzężenia zwrotnego, zakłócenia i parametrów regulatora
na przebieg regulacji. Pojęcia do opanowania: regulacja, sterowanie, regulator, uchyb regulacji, rodzaje
regulacji, układy regulacji, charakterystyki regulatorów (czas nastawiania, zdwojenia, wyprzedzenia),
wymuszenie skokowe, wymuszenie liniowo narastające, impuls Diraca, transmitancja układu otwartego,
transmitancja układu zamkniętego.
2. Badanie regulatorów I, PI, PD
2.1. Podłączyć układ regulacji zgodnie z rys. 1. Podłączyć oba kanały oscyloskopu cyfrowego.
Dobierając odpowiednie częstotliwości sygnału wejściowego i nastawy oscyloskopu
obserwować przebiegi wymuszeń i odpowiedzi oraz ich zmiany przy różnych wartościach
nastawy Ki.
2.2. Wydrukować przebiegi i wyznaczyć wartość czasu nastawiania Tn dla regulatora I przy stałej
częstotliwości sygnału wejściowego i różnych wartościach Ki. Podać interpretację czasu Tn.
Rys.1.
3. Badanie regulatora PI
3.1. Podłączyć układ regulacji zgodnie z rys.2. Podłączyć oba kanały oscyloskopu cyfrowego.
Dobierając odpowiednie częstotliwości sygnału wejściowego i nastawy oscyloskopu
obserwować przebiegi wymuszeń i odpowiedzi oraz ich zmiany przy różnych wartościach
nastaw Kp, Ki.
3.2. Wydrukować przebiegi i wyznaczyć wartość czasu zdwojenia TI dla regulatora PI przy stałej
częstotliwości sygnału wejściowego i różnych wartościach Kp, Ki. Podać interpretację czasu TI.
ed. 25.02.2015r
1
Rys.2.
4. Badanie regulatora PD
4.1. Podłączyć układ regulacji zgodnie z rys.3. Podłączyć oba kanały oscyloskopu cyfrowego.
Dobierając odpowiednie częstotliwości sygnału wejściowego i nastawy oscyloskopu
obserwować przebiegi wymuszeń i odpowiedzi oraz ich zmiany przy różnych wartościach
nastaw Kp, Kd.
4.2. Wydrukować przebiegi i wyznaczyć wartość czasu wyprzedzenia TD dla regulatora PD przy
stałej częstotliwości sygnału wejściowego i różnych wartościach Kp, Kd. Podać interpretację
czasu TD.
Rys.3.
5. Badanie zamkniętego układu regulacji
5.1. Identyfikacja sygnałów w układzie regulacji.
Połączyć układ regulatora zgodnie z rys. 4. Oznaczyć sygnały, napisać układ równań, wyznaczyć sygnał
wyjściowy i transmitancję układu .
Gwz  transmitancja zmierzona
Gw  transmitancja wyznaczona (z układu równań)
�z  uchyb zmierzony
�w  uchyb wyznaczony (z układu równań)
yz  sygnał wyjściowy zmierzony
yw  sygnał wyjściowy wyznaczony (z układu równań)
H  transmitancja pętli sprzężenia zwrotnego
H  transmitancja pętli sprzężenia zwrotnego przy zerowej wartości �
A  transmitancja uchybowa
ed. 25.02.2015r
2
Rys.4.
Nastawić wielkość sygnałów wejściowych u; z i Kp. Zmierzyć wartość pozostałych sygnałów, wyznaczyć
wartość transmitancji pętli sprzężenia zwrotnego H.
Kp = & . u = & . z = 0
H = =
& . =
y
Gwz = =
& . =
u
& . = �z = y-u =
Gw =
& . =
yz =
�w =
yw =
5.2. Badanie wpływu transmitancji sprzężenia zwrotnego na przebieg regulacji
Zmieniając wartość transmitancji pętli sprzężenia zwrotnego H wyznaczyć jej wartości, dla której yz=u.
Zmierzyć wartość pozostałych sygnałów i wyznaczyć wartość transmitancji H i transmitancji wypadkowej
układu.
Kp = & . u = & . z = 0
H0 =
& . =
y
Gwz = 1
& . =
u
& . = �z 0
Gw =
& . =
yz = u
�w =
yw =
ed. 25.02.2015r
3
5.3. Badanie wpływu zakłóceń na przebieg regulacji
Podać na wejście sumatora zakłócenie o wartości z1 a następnie z2 Zmierzyć odpowiadające im wartości
sygnałów y1 i y2. Porównać zmierzone wartości z obliczonymi na podstawie transmitancji.
z2 = & .
z1 = & .
& . = H = H0
& . = H = H0
y
y
Gwz =
Gwz = & . =
& . =
u
u
& . =
& . =
�z = y2-u =
�z = y1-u =
& . = Gw =
& . = Gw =
y2 & . =
y1 & . =
�w =
�w =
yw2 =
yw1 =
5.4. Badanie wpływu wzmocnienia na uchyb regulacji
Nastawić wartość H=1; z=0; u1 a następnie u2d"0,5V Dla obu wartości sygnału wejściowego zmierzyć
e
wielkości � = u-y dla minimalnej i maksymalnej wartości Kp. Obliczyć wartość A = "100% . Porównać
u
uzyskane wyniki z obliczeniami teoretycznymi.
e
A = �"100%
u Kpmin Kpmax
� = y-u
u
' " ' " ' "
u1 = & .
y1 = y1 = �1 = �1 = A1 = A1 =
' " ' " ' "
u2 = & .
y2 = y2 = � = �2 = A2 = A2 =
2
6. Wnioski.
Wstęp teoretyczny, definicje, używane pojęcia.
Wyznaczyć badane czasy na uzyskanych wydrukach, podać i uzasadnić (matematycznie) jaki jest
wpływ nastaw regulatorów na wartości badanych czasów.
Wyznaczyć transmitancję zamkniętego układu regulacji na podstawie układu równań. Wyznaczyć
wartości pozostałych sygnałów i opisać wyniki. Wyciągnąć wnioski z uzyskanych pomiarów i
obliczeń.
ed. 25.02.2015r
4