Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Projekt:
Projektowanie pakietów elektronicznych
Temat:
Opracować układ elektronicznego sterowania osią manipulatora z siłownikiem
pneumatycznym sterowanym zaworem proporcjonalnym z zastosowaniem wybranych
regulatorów PID i regulatora stanu.
1. Zawór proporcjonalny typu USEB6:
a) Zastosowanie:
Jest przeznaczony do sterowania kierunkiem i szybkością ruchu odbiornika. Wielkość strumienia oleju
hydraulicznego kierowanego do odbiornika regulowana jest poprzez zmianę natężenia prądu zasilającego
cewkę elektromagnesu.
b) Schemat:
c) Charakterystyki:
2. Siłownik Hydrauliczny tłokowy UCJ 1& /UCJ2& :
a) Zastosowanie:
Jednotłoczyskowy siłownik hydrauliczny dwustronnego działania zamienia energię ciśnienia,
zakumulowaną w doprowadzonej do siłownika cieczy roboczej, na energię mechaniczną wprawiającą tłok
w ruch posuwisto-zwrotny.
Ruch roboczy tłoka wymuszany jest poprzez oddziaływanie ciśnienia czynnika roboczego po stronie
tłokowej. Ruch powrotny tłoka wymuszany jest oddziaływaniem ciśnienia czynnika po stronie tłoczyskowej.
b) Schemat Hydrauliczny siłownika pneumatycznego jednostronnego działania pchający :
1. Elektroniczny regulator proporcjonalno  całkowo - różnicowy (PID)
�� Regulatory PID należy do najbardziej uniwersalnych.
�� Człon P regulatora natychmiast wzmacnia odchyłkę regulacji tworząc sygnał
sterujący.
�� Człon I zmienia sygnał tak długo, aż odchyłka regulacji wyzeruje się.
�� Człon D reaguje na zmiany wartości odchyłki w czasie (dla ustalonej wartości
odchyłki człon D nie reaguje).
Regulator PID buduje się jako układ wzmacniaczy operacyjnych
Odpowiedz regulatora PID na wymuszenie skokowe
Kolor niebieski  sygnał wejściowy
Kolor czarny  sygnał bez poprawnej regulacji
przez PID
Kolor czerwony  sygnał na wyjściu regulatora PID
2. Proces realizacji projektu w programie Proteus:
a) Schemat rzeczywisty
Dobór wartości elementów wykorzystanych w projekcie ( rezystorów i kondensatorów).
Obliczenia przeprowadzone zgodnie z kryterium Zieglera-Nicholasa:
5�Ś�5�ę� = 5���, 5���5�Ś�5�Ś�5ؓ� = 5���, 5���
5�{�5؊� = 5���, 5�Ó� 5�{�5ؐ�5�"�5�"� = 5���, 5���5�Ó�5�"�
5�{�5�� = 5���, 5���5���5�Ó� 5�{�5ؐ�5�"�5�"� = 5���, 5���5���5�"�
5�y�5���
5�Ś�5�ę� =
5�y�5���
5�y�5���
5�y�5��� =
5�Ś�5�ę�
5���5�Ś�5�4�
5�y�5��� = = 5���5���5���5�4�
5���, 5���5�4�
5�{�5؊� = 5�y�5�j� = 5���, 5���5�Ó�5�"�
5���, 5���5��5�"�
5�y� = = 5�Ó�, 5���5���5�Ś�5�4�
5��5��5���5�A�
5�{�5�� = 5�y�5�j� = 5���, 5���5���5�"�
5���, 5���5���5�"�
5�y� = = 5���, 5�Ń�5�Ś�5�4�
5��5��5���5�A�
b) Projekt płytki PCB:
c) Projekt płytki w 3D:
3. Regulator stanu:
W naszym projekcie jako regulator stanu został wykorzystany potencjometr .
4. Symulacja w programie FluidSim:
Siłownik połączony z zaworem proporcjonalnym i
kompresorem.
Wtłaczane powietrze do układu powoduje przesunięcie siłownika
(Niebieska linia i czarne strzałki sygnalizują kierunek przepływu
sprężonego powietrza).
Na tym schemacie siłownik znajduje się w maksymalnym położeniu. W
układzie ruch powietrza jest wstrzymany.
W układzie przez wyjście nr 4 zostaje wtłoczone powietrze co
skutkuje przesunięciem siłownika do pierwotnej pozycji.
5. Wnioski:
Schemat rzeczywisty układu został wykonany w programie Proteus
8.0 również w tym programie zaprojektowaliśmy płytkę PCB wraz z
modelem 3D. Program FluidSim umożliwił nam analizę zasady
działania układu opartego o zawór proporcjonalny i siłownik
pneumatyczny. W projekcie wykorzystaliśmy regulator PID, a za
regulator sterujący posłużył nam potencjometr. W naszym zadaniu
oparliśmy się głównie o zastosowania technologiczne firmy Ponar
Wadowice.