Politechnika Lubelska |
Laboratorium Podstaw Automatyki |
|||
w Lublinie |
Ćwiczenie Nr 7 |
|||
Nazwisko i imię: Jacek Olszewski Jakub Urbala Marcin Targoński Piotr Widomski
|
Semestr VI |
Grupa ED 6.4 |
Rok akad. 1996/97 |
|
Temat ćwiczenia: Regulacja impulsowa. |
Data wykonania 21.04.97 |
Ocena
|
||
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie:
podstawowych własności układów regulacji impulsowej;
korzyści wynikających z jej zastosowania;
sposobów dyskretyzacji oraz ekstrapolacji;
metod analizy układów impulsowych;
metod realizacji technicznej tych regulatorów;
itp.
Układ pomiarowy.
3. Przebieg pomiarów.
Ćwiczenie wykonane zostało na elektronicznym modelu układu regulacji impulsowej przedstawionego w punkcie poprzednim. Przebiegi poszczególnych sygnałów rejestrowane były za pomocą rejestratora. Na polecenie prowadzącego zajęcia przebiegi te nie zostały przerysowane w sprawozdaniu, zostały dołączone one w postaci oryginałów.
Badanie elementów układów układu otwartego.
Przebiegi na wyjściu ekstrapolatora przy skokowej (1) jak i ciągłej (2) zmianie ε zostały zamieszczone na wykresie nr 1. W przypadku zmiany ciągłej zarejestrowany przebieg jest zbliżony do przebiegu analogowego, natomiast w przypadku zmiany skokowej nie jest on linią prostą przypomina przebieg „schodkowy”.
Przebiegi na wyjściu regulatora (jego poszczególnych działań składowych) zostały zamieszczone na wykresie nr 2. Na ich podstawie możemy stwierdzić, iż regulator typu P. (1) przebieg wyjściowy jest zbliżony do przebiegu analogowego, jest on jedynie opóźniony o okres impulsowania i w pewnym sensie przypomina człon opóźniający. Opóźnienie to występuje we wszystkich układach regulacji impulsowej i jest z nimi nieodzownie związane. Na podstawie przebiegów na wyjściu regulatora typu I (2,3,4) możemy stwierdzić, iż skutek działania takiego regulatora jest taki sam jak w przypadku rzeczywistego regulatora analogowego. Nie jest to jednak przebieg liniowy lecz schodkowy. W technice cyfrowej jak i analogowej trudno jest zrealizować różniczkowanie. Przebiegi 5,6,7 świadczą o tym, iż długość impulsu różniczkowania równa jest długości okresu impulsowania, natomiast wysokość nie jest równa nieskończoności lecz ma wartość skończoną zależną od współczynnika załączonego na tablicy.
Przebiegi na wyjściu obiektu przedstawia wykres nr 3, świadczą one o tym, iż są to obiekty ciągłe.
Badanie układów regulacji impulsowej.
Przebiegi w układach zamkniętych przedstawia wykres nr 4. W przypadku obiektu zawierającego całkowanie i opóźnienie /przebieg 1/ zastosowanie regulatora typu D sprawiało, iż przebieg nie posiadał oscylacji - układy były stabilne. Zastosowanie do obiektu posiadającego całkowanie regulatora typy PD niezależnie od współczynnika różniczkowania powodowało, iż układ był prawdopodobnie niestabilny sygnał wyjściowy ciągle narastał co być może doprowadziłoby do oscylacji, poza tym jeżeli nawet ustabilizowałby się sygnał wyjściowy to czas regulacji byłby bardzo długi. Obiekt zawierający inercję był stabilny zarówno w przypadku zastosowania regulatora typu PI /przebieg 2/, jak i PD /przebieg 3/ oraz D /przebieg 4/.
Zmiany uchybu przedstawiają wykresy nr 5,6. We wszystkich przypadkach badany był dość nietypowy obiekt: opóżniająco-całkująco-inercyjny, dobierając poszczególne regulatory mogliśmy obserwować zachowanie UAR. Na podstawie obserwacji możemy stwierdzić, że dobranie regulatora zawierającego element całkujący /przebiegi 1,5,6,7/ powodowało utracenie stabilności układu - im większy był współczynnik przy elemencie całkującym tym większe oscylacje uchybu a UAR bardziej niestabilny. Zastosowanie samego regulatora typu D /przebieg 2/ nie gwarantowało zerowania się uchybu ustalonego. Najbardziej korzystnym było zastosowanie regulatora typu PD /przebieg 3/ Regulator ten gwarantował zerowanie się uchybu jak również najkrótszy czas regulacji. Mniej korzystny był regulator typu P /przebieg 4/(większa wartość uchybu maksymalnego) jednak i on dobrze spełniał swoje zadanie.
Wnioski.
Na podstawie przeprowadzonych badań możemy stwierdzić, iż regulacja impulsowa spełnia wszystkie funkcje analogowych UAR. Jedyną wadą tych układów jest opóźnienie w torze sterowania, „schodkowy” przebieg sygnałów oraz ograniczona możliwość uzyskania różniczkowania.
Regulacja impulsowe w połączeniu ze strukturami DDC i SPC umożliwia sterowanie i kontrolę najbardziej złożonych procesów. W technice analogowej parametry algorytmu były nastawiane ręcznie co powodowało przypadkowość przebiegu procesu i nieoptymalność. Regulacja cyfrowa oparta na technice komputerowej jest odporna na zakłócenia przemysłowe, umożliwia budowanie złożonych kompleksowo zautomatyzowanych systemów sterowania najbardziej złożonych procesów.
Regulacja impulsowe bez kontroli cyfrowej daje niewielkie korzyści (niekiedy regulacja analogowa jest nawet bardziej optymalna) dlatego też nie powinna ona być stosowana indywidualnie.