Regulacja dwupołożeniowa Schemat układu regulacji:
r(t) + ε(t) u(t) y(t) Regulator
Obiekt
-
W ćwiczeniu odczytujemy sygnał wyjściowy y(t), jakim jest napięcie, związane z temperaturą (ciepło dostarczane jest wynikiem pracy żarówki) relacją 1V/10°C. Odczyt dokonywany jest co 10 sekund.
Załączenie sterowania powinno następować w chwili, gdy sygnał ε(t) osiąga wartość o h/2 mniejszą od wartości zadanej (r-h/2), a wyłączenie sterowania-o h/2 większą od wartości zadanej(r+h/2) (h jest wartością histerezy, r - wartością zadaną ) Podczas wykonywania ćwiczenia kontrolka regulatora pokazywała załączenie przez cały czas pomiaru.
Z tego powodu nie jesteśmy w stanie określić opóźnienia elementu regulującego ( τ we wzorze transmitancji operatorowej regulatora Wyniki pomiarów:
1. Porównanie przy zmianie szybkości wymiany ciepła Regulacja dwupołożeniowa, porównanie przy zmianie szybkości wymiany ciepła 80
] 70
t.C 60
[s
U=7V, histereza
50
ra
0,5, O
40
tu
tn to
ra 30
U=7V, histereza
ep
0,5, Z
20
m 10
te
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
4
1
8
5
2
9
6
3
1
2
2
3
4
4
5
6
czas[s]
Wartość zadana:70 °C, histereza 0,5 V, wykres czerwony: z zamkniętą klapą, zielony- z otwartą klapą.
tn – czas narastania, to – czas opadania. przy zamkniętej klapie: tn = 90 s
to = 110 s
/
y
)
max=7,49 V (teoret. powinno wynosić 7V+1/2*0,5V+ k*7V*
ymin = 5,18 V (teoret. powinno wynosić (7V -1/2*0,5V)*
/ , bardzo duża rozbieżność)
przy otwartej klapie:
tn = 110 s
to = 100 s
ymax=7,22 V
ymin =5,04 V (bardzo duża rozbieżność od wyników teretycznych) 2. Porównanie przy zmianie wartości zadanej Regulacja dwupołożeniowa, porównanie przy zmianie wartości zadanej
80
70
]
60
t. C[s 50
U=5V, histereza
ra
0,25, O
40
tu
ra
U=7V,histereza 0,25, O
30
ep 20
mte 10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
4
1
8
5
2
9
6
3
1
2
2
3
4
4
5
6
czas[s]
Klapa otwarta, histereza 0,25V , wykres różowy: wartość zadana: 7V, granatowy: 5V .
Dla wartości zadanej 5V:
tn=20 s
to = 40 s
ymax = 5,28 V
ymin = 4,87 V
W tym pomiarze można było zaobserwować opóźnienie regulatora, wyłączenie kontrolki regulacji następowało 2 sekundy przed zgaszeniem żarówki, podobnie: włączenie kontrolki regulatora poprzedzało o 2 s włączenie żarówki.
τ
Dla wartości zadanej 7V:
tn = 110 s
to = 100 s
ymax=7,17 V (zbliżone do wyników teoretycznych) ymin =5,00 V (bardzo duża rozbieżność od wyników teretycznych) 3. Porównanie przy zmianie histerezy (uchybu) Reglacja dwupołożeniowa, porównanie przy zmianie wartości histerezy
80
]
70
t. C
60
U=7V, hist
[s
ereza
50
ra
0,25, O
tu
40
rae
30
p
U=7V, hist
m
20
ereza
te
0,5, O
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
4
1
8
5
2
9
6
3
1
2
2
3
4
4
5
6
czas[s]
Z teoretycznych danych należałoby się spodziewać, że ymax = k umax +(r+ h/2 - k umax )
/
więc dla histerezy 0,25V należałoby się spodziewać ymax w granicach 7,13-7,20 V , dla histerezy 0,5 V
w granicach 7,25-7,30 V (otrzymaliśmy odpowiednio 7,17 i 7,27, zgodnie z przewidywaniami) dla histerezy 0,25:
dla histerezy 0,50:
to= 90 s
to= 100 s
tn= 120 s
tn= 110 s
wartości czasu opadania I narastania zależą pośrednio od wartości histerezy, jednakże we wzorach na te wielkości nie ma wartości histerezy max
ln
max
!" #
$ % &
gdzie T to stała czasowa regulatora, k to jego wzmocnienie.