1. Cel ćwiczenia:

- Eksperymentalne zbadanie własności dwupołożeniowego oraz trójpołożeniowego układu

regulacji temperatury.

- Porównanie własności tego typu regulacji z własnościami badanej wcześniej regulacji

ciągłej tej wielkości fizycznej.

2. Stanowisko laboratoryjne:

- Komputer PC z zainstalowaną kartą akwizycji danych PCI-1711 oraz oprogramowaniem

ADAQVIEW i MATLAB,

- Terminal PCLD 8115 z kablem połączeniowym,

- Model laboratoryjny układu sterowania temperatura powietrza przepływającego w tunelu.

3. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie polegało na badaniu modelu fizycznego systemu sterowania temperaturą w tunelu. Przepływające w tunelu powietrze było ogrzewane przez lampę halogenową, natomiast elementem odpowiedzialnym za chłodzenie był nawiewnik regulowany potencjometrem.

Badanie efektów sterowania dwupołożeniowego i trójpołożeniowego było możliwe dzięki zastosowaniu komputera PC z kartą przetwarzania A/C, C/A: PCI-1711i zainstalowanym programem systemu akwizycji i przetwarzania danych pomiarowych ADAQVIEW.

Do obserwacji temperatury zastosowano liniowy przetwornik pomiarowy

wyskalowany na przyrosty w wielkościach 1V na 10⁰C.

Regulacja dwupołożeniowa:

Posługując się systemem akwizycji danych pomiarowych należało zarejestrować przebiegi procesu nagrzewania powietrza w tunelu z lampą halogenową, a następnie procesów chłodzenia.

Przekrój tunelu za pośrednictwem, którego określony jest poziom strumienia nawiewu powietrza był ustawiony w pozycji 1.

Wartość zadana napięcia wynosiła 10 V.

Rys. 1 Płyta czołowa stanowiska badawczego

Rys. 2 Schemat układu połączeń do badania

Rys. 3 Charakterystyka procesu nagrzewania powietrza w tunelu

Na podstawie powyższej charakterystyki odczytaliśmy maksymalne i minimalne wartości napięć, które odpowiadały wartościom temperatur po przeliczeniu w stosunku 1V na 10⁰C.

Umax=6,13 V => Tmax=6,13*10=61,3⁰C

Umin=2,17 V => Tmin=2,17*10=21,7⁰C

ΔU=Umax-Umin=6,13-2,17=3,96 V

Rys. 4 Charakterystyka procesu chłodzenia powietrza w tunelu za pomocą wiatraka

Rys. 5 Charakterystyka procesu chłodzenia powietrza w tunelu w sposób naturalny

Kolejnym zadaniem byłą obserwacja przebiegów wielkości regulowanej przekaźnikowego układu regulacji temperatury przy trzech poziomach temperatury zadanej.

a) y₀=
=
=4,15 V

Rys. 6 Przebieg wielkości regulowanej dwupołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej połowie różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną

b) y₀=
=
=3,16 V

Rys. 7 Przebieg wielkości regulowanej dwupołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej 25% różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną

c) y₀=
=
=5,14 V

Rys. 8 Przebieg wielkości regulowanej dwupołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej 75% różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną

WNIOSKI:

Parametry cyklu granicznego w badanych sytuacjach wykazują istotne różnice w czasie narastania oraz czasie opadania odpowiedzi, aczkolwiek we wszystkich przypadkach występują oscylacje wokół wartości zadanej. Na rysunkach Rys.6,7,8 widzimy, iż po załączeniu układu (u=U) wielkość regulowana y rośnie, a w związku z tym uchyb regulacji e maleje. Gdy wielkość regulowana osiągnie wartość y₀+h następuje odłączenie regulatora (u=0) od obiektu. Ze względu na występujące w obiekcie opóźnienie, wielkość regulowana rośnie nadal przez czas równy opóźnieniu T₀. Po czasie T₀ od chwili odłączenia regulatora wielkość regulowana zaczyna maleć. Po ponownym załączeniu regulatora (u=U) w chwili, gdy wielkość regulowana osiągnie wartość y₀-h wielkość regulowana nadal maleje przez czas T₀. Po upływie tego czasu wielkość regulowana zacznie wzrastać, itd.

Poziom temperatury zadanej, przy której procesy ogrzewania i chłodzenia powietrza w cyklu granicznym zajmują w przybliżeniu jednakowe przedziały czasu wynosi około połowę różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną - U=4,15 V => T=4,15*10=41,5⁰C.

Regulacja trójpołożeniowa:

Najpierw z przebiegu temperatury powietrza nagrzewanego lampą halogenowa w tunelu zostały odczytane maksymalne i minimalne wartości napięć, które odpowiadały wartościom temperatur.

Przekrój tunelu za pośrednictwem, którego określony jest poziom strumienia nawiewu powietrza był ustawiony w pozycji 1.

Zarejestrowane zostały przebiegi dla trzech temperatur zadanych równych 25, 50, 75 % różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną.

Rys. 9 Przebieg wielkości regulowanej trójpołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej połowie różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną

Rys. 10 Przebieg wielkości regulowanej trójpołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej 25% różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną

Rys. 11 Przebieg wielkości regulowanej trójpołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej 75% różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną

Zarówno dla temperatury stanowiącej około 75% jak i 50 % różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną czas załączenia wentylatora jest w przybliżeniu równy czasowi, gdy wentylator jest wyłączony. Różna jest długość tego okresu. W przypadku większej wartości wysterowania okres jest krótszy.

Dla przebiegu wielkości regulowanej trójpołożeniowego układu regulacji temperatury przy temperaturze zadanej równej 25% różnicy miedzy temperaturą maksymalną a minimalną, czas gdy wentylator jest załączony jest dłuższy od czasu gdy nie pracuje. Można zauważyć również, że wydłużył się pojedynczy okres pracy.

Ustawienie temperatury zbliżonej do temperatury maksymalnego wysterowania powoduje, że przeregulowanie układu regulacji jest mniejsze, ale powoduje to także częstsze załączanie i wyłączanie elementów układu regulacji.

Regulacja trójpołożeniowa pozwala na dobranie niższego poziomu temperatury (napięcia) pracy. Jednocześnie skraca czas trwania poszczególnych etapów pracy (nagrzewanie i chłodzenia), co powoduje konieczność częstszego przełączania

6

---