INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
LABORATORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
str. 1/5
01.03.2016 r.
Grupa EE wtorek / sekcja 6
Michał Gawroński
Mateusz Pietraczyk
Marek Stuchlik
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA
Regulacja z zastosowaniem regulatora PID
1. Cel ćwiczenia
2. Schemat układu pomiarowego
3. Przebieg ćwiczenia
4. Wnioski
INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
LABORATORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
str. 2/5
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z regulatorem typu PID, właściwym
wyznaczeniem jego współczynników (nastaw).
2. Schemat układu pomiarowego
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego
Struktura układu wykorzystywanego w ćwiczeniu:
- wielkość regulowana - temperatura lutownicy
- zmiana parametrów obiektu poprzez załączenie wentylatora
- sterowane z
ródło prądowe jako element wykonawczy
- nastawienie wielkości regulowanej w regulatorze
3. Przebieg ćwiczenia
a) Wyznaczenie parametrów obiektu na podst. skoku jednostkowego.
Na podstawie wykresu skoku jednostkowego możemy wyznaczyć nastawy regulatora
(wentylator wyłączony).
Dla skoku jednostkowego ustaliliśmy ręcznie wartość procentową zadanej mocy 48%
wartości maksymalnej. Zauważamy, że temperatura na grocie lutownicy nie wzrasta
skokowo ( ustala się po ok. 140 s.). Na podstawie tego wykresu ustalamy nastawy regulatora.
Obliczenia przeprowadzamy z minimalnym czasem regulacji ( D�Y = 0% ).
INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
LABORATORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
TORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
str. 3/5
Rys. 2 Wykres odpowiedzi skokowej
Wykres odpowiedzi skokowej
Otrzymaliśmy następujące wartości współczynników:
Otrzymaliśmy następujące wartości współczynników:
t� =�16s
T = 169 s
D�J� = 172 oC
D� U = 48 %
o
�� ł�
D�J� 172 �� ł�
C
k = =� =� 3,58
ę� ś�
ę� ś�
D�U 48 %
�� ��
�� ��
Otrzymane parametry obiektu wykorzystujemy do obliczenia nastaw regulatora, posługując
Otrzymane parametry obiektu wykorzystujemy do obliczenia nastaw regulatora, posługując
się zależnościami podanymi w tabeli 1, zakładając przy tym różne typy regulatorów oraz
się zależnościami podanymi w tabeli 1, zakładając przy tym różne typy regulatorów oraz
się zależnościami podanymi w tabeli 1, zakładając przy tym różne typy regulatorów oraz
rodzaje przebiegu przejściowego.
rodzaje przebiegu przejściowego.
INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
LABORATORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
str. 4/5
Tab.1 Optymalne nastawy regulatora PID
Obiekty statyczne Obiekty astatyczne
Rodzaj
Przebiegu
Przejściowego
Typ Kr Ti Td kr Ti Td
T T
0,3 = 0,88 - - -
0,37 = 3,9 -
P
kt� t�
D�y =0 %, T T
0, 6 = 1,77 0,8t� +� 0,5T = - 5,75t� = -
0,46 = 4,85
PI
min(tr)
kt� t�
97,3 92
T T
0,95 = 2,8 2, 4t� = 38,4 0,4t� = 6,4 5t� = 80
0,5 = 5,28 0, 23t� =3,68
PID
kt� t�
b) Dobór nastaw regulatora PID. Przebieg aperiodyczny "y=0%.
T 169
kr =� 0,95 =� 0,95 =� 2,80
k ��t� 3,58��16
Ti =� 2,4t� =� 2,4*16 =� 38,4s
Td =� 0,4t� =� 0,4*16 =� 6,4s
Następnie zgodnie z instrukcją prowadzącego zmieniliśmy czas całkowania na 50 sek.
T
kr =� 0,95 =� 2,80
k ��t�
Ti =� 2,4t� =� 50s
Td =� 0,4t� =� 6,4s
INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
INSTYTUT METROLOGII, ELEKTRONIKI i AUTOMATYKI
LABORATORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
TORIUM AUTOMATYKI I REGULACJI AUTOMATYCZNEJ
str. 5/5
Rys.3 Przebieg procesu regulacji przy czasie całkowania równym 50s.
Rys.3 Przebieg procesu regulacji przy czasie całkowania równym 50s.
Rys.3 Przebieg procesu regulacji przy czasie całkowania równym 50s.
Zwiększenie wartości Ti spowodowało szybkie nagrzanie się lutownicy tym samym szybsze
spowodowało szybkie nagrzanie się lutownicy tym samym szybsze
osiągnięcie 150 �C , spowodowało to natomiast przeregulowanie się układu ( rys.3 ) i powrót
osiągnięcie 150 �C , spowodowało to natomiast przeregulowanie się układu ( rys.3 ) i powrót
osiągnięcie 150 �C , spowodowało to natomiast przeregulowanie się układu ( rys.3 ) i powrót
do stałej temperatury. Następnie w 335 sekundzie załączyliśmy wentylator, po schłodzeniu
do stałej temperatury. Następnie w 335 sekundzie załączyliśmy wentylator, po schłodzeniu
do stałej temperatury. Następnie w 335 sekundzie załączyliśmy wentylator, po schłodzeniu
obiektu sterowanego, temperatura grota lutownicy bez przeregulowania dążyła do
obiektu sterowanego, temperatura grota lutownicy bez przeregulowania dążyła do
utrzymania stałej temperatury.
utrzymania stałej temperatury.
4. Wnioski
�� Zwiększenie czasu całkowania powoduje zmianę czasu regulacji, w naszym przypadku
Zwiększenie czasu całkowania powoduje zmianę czasu regulacji, w naszym przypadku
Zwiększenie czasu całkowania powoduje zmianę czasu regulacji, w naszym przypadku
zwiększenie czasu całkowania spowodowało znaczne przyspieszenie czasu regulacji
zwiększenie czasu całkowania spowodowało znaczne przyspieszenie czasu regulacji
zwiększenie czasu całkowania spowodowało znaczne przyspieszenie czasu regulacji
�� Cały proces regulacji zależy od doboru nastaw, poprawny dobór ma wpływ m.in. na
Cały proces regulacji zależy od doboru nastaw, poprawny dobór ma wpływ m.in. na
szybkość procesu regulacji
szybkość procesu regulacji
�� Zmiana wartości czasu całkowania spowodowała nagły wzrost wartości sygnału
Zmiana wartości czasu całkowania spowodowała nagły wzrost wartości sygnału
Zmiana wartości czasu całkowania spowodowała nagły wzrost wartości sygnału
sterowania na wejściu układu nawet do 80%
sterowania na wejściu układu nawet do 80%
�� Przeregulowanie występuje gdy zależy nam na skróceniu czasu reg
Przeregulowanie występuje gdy zależy nam na skróceniu czasu reg
Przeregulowanie występuje gdy zależy nam na skróceniu czasu regulacji
�� Zły dobór nastaw sprawia, że regulacja nie przebiega w sposób optymalny
Zły dobór nastaw sprawia, że regulacja nie przebiega w sposób optymalny
Zły dobór nastaw sprawia, że regulacja nie przebiega w sposób optymalny
�� Zmiana wzmocnienia K powoduje zmianę wartości przeregulowania
Zmiana wzmocnienia Kr powoduje zmianę wartości przeregulowania