5. Regulatory (P, PI, PD, PID - HPS)
Przebieg ćwiczenia
5.1. Regulator P
5.1.1. Wprowadzenie
Regulator (człon) P na swoje wejście otrzymuje sygnał, który przemnaża przez wartość K i
p
wyprowadza ten sygnał na wyjście. Charakterystykę skokową członu typu P przedstawia rys. 5.1.
Rys. 5.1. Odpowiedz
skokowa członu P
Z członem P związany jest parametr wzmocnienia / tłumienia, określa się go wg wzoru:
Swy
K =
p
Swe
5.1.2. Przebieg ćwiczenia
Należy zbudować z dostępnych elementów obwód jak na rys. 5.2.
Rys. 5.2. Schemat pomiarowy
Podczas pomiarów zaciski RESET generatora są zwarte, natomiast zaciski SINGLE są rozwarte.
Należy wykonać 3 pomiary dla danych z tabeli 5.1. Wielkości K należy obliczyć znanymi
p
metodami.
Tabela 5.1
Wielkości nastawione Wielkość obliczona
Lp
Cykl pomiarowy t Skok U K K
m y p p
1 10 ms 1V 2
2 10 ms 1V 4
3 10 ms 1V 6
Do powyższego ćwiczenia należy dołączyć zaobserwowane wykresy.
5.2. Regulator PI
5.2.1. Wprowadzenie
Regulator PI składa się z członów P oraz I. Charakteryzuje się dwiema wielkościami:
wzmocnieniem K oraz czasem zdwojenia T . CharakterystykÄ™ skokowÄ… regulatora PI pokazano na
p i
rys. 5.3.
Rys. 5.3. Charakterystyka skokowa regulatora PI
Wielkości charakteryzujące regulator PI: (UWAGA! W tych ćwiczeniach ze względu na urządzenie
1
Rśąsźą=K ƒÄ… ƒÄ…T Å"s
HPS, regulatory PID majÄ… transmitancjÄ™ )
p d
T Å"s
i
U
p
K =
 wzmocnienie części proporcjonalnej
p
S
we
­Ä… Swy
 prędkość wzrostu vi=
­Ä… t
vi
Ki=
 współczynnik
Swe
(UWAGA! S  tu wartość skoku jednostkowego)
we
5.2.2. Przebieg ćwiczenia
Należy zbudować z dostępnych elementów obwód jak na rys. 5.4.
Rys. 5.4. Schemat pomiarowy
Podczas pomiarów zaciski RESET generatora są zwarte, natomiast zaciski SINGLE są rozwarte.
Należy wykonać 3 pomiary dla danych z tabeli 5.2. Wielkości K , K , T należy obliczyć znanymi
p i n
metodami.
Tabela 5.2.
Wielkości nastawione Wielkości obliczone
Cykl
Lp Skok
pomiarowy K T K K T
p i p i n
S
we
t
m
1 2 5 ms
2 50 ms 0.5 V 2 10 ms
3 5 10 ms
Do powyższego ćwiczenia należy dołączyć zaobserwowane wykresy.
5.3. Regulator PD
5.3.1. Wprowadzenie
Regulator PD składa się z członów P oraz D. Wartość sygnału wyjściowego jest zależna od wartości
sygnału wejściowego (człon P) oraz od szybkości zmian tego sygnału (człon D  różniczkujący).
Odpowiedz
skokowa regulatora PD to suma odpowiedzi skokowych członów P oraz D na ten sam
sygnał wejściowy (rys. 5.5). By obliczyć czas wyprzedzenia należy na wejście regulatora PD podać
sygnał liniowo rosnący (rys. 5.6)
Rys. 5.5. Odpowiedz
skokowa regulatora PD na skok jednostkowy
Rys. 5.6. Odpowiedz
regulatora PD na sygnał liniowo narastający
Na rys. 5.6 przedstawiono odpowiedz
regulatora PD na sygnał liniowo narastający. Obliczanie
czasu wyprzedzenia T :
v
 obliczyć współczynnik różniczkowy K (podaje wielkość napięcia wyjściowego w przypadku,
D
gdy napięcie wejściowe zmienia się wraz z prędkością wzrostu 1[V/s].
poziomwyjściowy
K =
D
prędkość zmian poziomu wejściowego
K
D
T =
 obliczyć czas wyprzedzenia
v
K
p
lub graficznie (rys. 5.6).
5.3.2. Przebieg ćwiczenia
Należy zbudować z dostępnych elementów obwód jak na rys. 5.7.
Rys. 5.7. Schemat pomiarowy
Podczas pomiarów zaciski RESET generatora są zwarte, natomiast zaciski SINGLE są rozwarte.
Należy wykonać 4 pomiary dla danych z tabeli 5.3. Wielkości K , K , T należy obliczyć znanymi
p D v
metodami. Przełącznik 1 odpowiada za dołączenie lub odłączenie integratora wartości żądanej.
Przełącznik 2 odpowiada za dołączenie lub odłączenie członu D. Przełączniki 1 i 2 nie są
umieszczone na płycie symulatora HPS, należy je zrealizować odłączając lub dołączając
odpowiednie części schematów.
Tabela 5.3.
Wielkości nastawione Wielkości obliczone
Cykl Integrator
Lp
pomiarowy
Regulator wartości Skok U K T K K T
y p D p D v
t
m żądanej
1 P odłączony odłączony
2 PD 0.02s
20 ms 1 V 4
3 P odłączony
2
4 PD 0.02s
Do powyższego ćwiczenia należy dołączyć zaobserwowane wykresy.
5.4. Regulator PID
5.4.1. Wprowadzenie
Regulator PID jest regulatorem uniwersalnym. Można go przedstawić jako sumę trzech
połączonych ze sobą członów P, I oraz D. Istnieją dwie teoretyczne realizacje tego układu (rys. 5.8
ab).
a) b)
Rys. 5.8. Schematy regulatorów PID
Dla zaprezentowanych regulatorów PID transmitancje mają postacie odpowiednio:
1
Rśąsźą=K ƒÄ… ƒÄ…T Å"s
(rys. 5.8a)
p d
T Å"s
i
1
Rśąsźą=K 1ƒÄ… ƒÄ…T Å"s
(rys. 5.8b)
p d
śą źą
T Å"s
i
Regulator ten można scharakteryzować przez wielkości:
 wzmocnienie K  związane z członem P
p
 czas zdwojenia T  związany z członem I
i
 czas wyprzedzenia T  związany z członem D
d
5.4.2. Przebieg ćwiczenia
Należy zbudować z dostępnych elementów obwód jak na rys. 5.9.
Rys. 5.9. Schemat pomiarowy
Podczas pomiarów zaciski RESET generatora są zwarte, natomiast zaciski SINGLE są rozwarte.
Należy wykonać 6 pomiarów dla danych z tabeli 5.4. Przełącznik 1 odpowiada za dołączenie lub
odłączenie integratora wartości żądanej. Przełącznik 2 odpowiada za dołączenie lub odłączenie
członu I. Przełącznik 3 odpowiada za dołączenie lub odłączenie członu D. Przełączniki 1, 2 oraz 3
nie są umieszczone na płycie symulatora HPS, należy je zrealizować odłączając lub dołączając
odpowiednie części schematów.
Tabela 5.4
Wielkości nastawione
Cykl Integrator
Lp
Regulator pomiarowy wartości U K T T
y p i D
t żądanej
m
1 P 2 wyłączony wyłączony
2 PI wyłączony 3 wyłączony
0 * 0.01 s
3 PID 4 0 * 0.01 s
10 ms 1V
4 p 2 wyłączony wyłączony
5 PI 2 3 wyłączony
0 * 0.01 s
6 PID 4 0 * 0.01 s
UWAGA! Oznaczenie 0 * 0.01 s oznacza zakres pomiarowy 0.01 s i pokrętło skręcone w lewo.
Do sprawozdania należy dołączyć zaobserwowane wykresy.
5.5. Wnioski
5.6. Forma sprawozdania
Forma sprawozdania to plik w formacie *.pdf wysłany na adres [e-mail]
Nazwa pliku ma mieć postać 4ETI2008_9_LX_ZX_C05.pdf gdzie podmieniać należy tylko znaki
'X':
LX  numer grupy (L1, L2, L3, L4, L5)
ZX  numer zespołu (Z1, Z2, Z3)
Na pierwszej stronie, musi znalez
ć się logo Uczelni, logo Instytutu Techniki, nazwa przedmiotu,
tytuł i numer ćwiczenia, nazwiska studentów, którzy wykonali ćwiczenie. Forma pierwszej strony
jest dowolna, ale musi zawierać wszystkie wymienione informacje.
Termin wpływu sprawozdań upływa 24h przed rozpoczęciem zajęć. Nie zastosowanie się do formy
sprawozdania (nie ten format pliku  inny niż *.pdf ; błędna nazwa pliku; przekroczony termin; itp.)
powoduje nie uznanie sprawozdania, które jest równe jego nie dostarczeniu.