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.