1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest poznanie struktury i podstawowych parametrów regulatorów o działaniu ciągłym.

2. WPROWADZENIE

Regulatorem nazywamy urządzenie które poprzez odpowiednią zmianę wielkości sterującej zapewnia pożądane zachowanie się obiektu regulacji.

Ze względu na postać transmitancji operatorowej regulatory dzielimy na :

• proporcjonalne (typ P)

G_r(s)= k_p

• całkowe (typ I)

• proporcjonalno - całkowe (typ PI)

• proporcjonalno - różniczkowe (typ PD)

• proporcjonalno - całkowo - różniczkowe (typ PID)

Przy czym :

• k_p - wzmocnienie regulatora

• T_I - czas zdwojenia

• T_D - czas wyprzedzenia

Transmitancje rzeczywistych regulatorów różnią się od transmitancji przedstawionych powyżej. Wynika to z nieidealności charakterystyk rzeczywistych regulatorów, nawet w zakresie pracy liniowej.

Dodatkowo po przekroczeniu pewnych zakresów amplitud lub częstotliwości synału wejściowego daje się zauważyć wpływ nieliniowości charakterystyk regulatora na jego pracę.

3. OPIS STANOWISKA LABORATORYJNEGO.

Podstawowym elementem wykorzystywanym w tym ćwiczeniu jest wzmacniacz operacyjny, którego zasada działania (w konfiguracji przedstawionej na poniższym rysunku) opiera się na idealizującym założeniu, iż prądy wejściowe wzmacniacza I_w1 i I_w2 są równe zeru (rezystancje wejściowe wzmacniacza są nieskończenie wielkie) podobnie jak różnica napięć wejściowych wzmacniacza U_w1 - U_w2 dąży do zera (zastosowania ujemnego sprzężenia zwrotnego Z₂ zakładając że wzmocnienie różnicowe wzmacniacza jest nieskończenie wielkie). Można więc przyjąć że:

Na tej podstawie można stworzyć układy realizujące podstawowe funkcje członów liniowych, których schematy przedstawiono poniżej.

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA

4.1. Badanie elementów składowych regulatorów.

a) Człon proporcjonalny P.

b) Człon całkujący I.

c) Człon różniczkujący D.

Układ do identyfikacji parametrów członu różniczkującego.

Z wykonanego doświadczenia widać, że zmiany wartości elementów składowych powodują zmiany parametrów regulatorów (k_p, T_I, T_D).

4.2. Badanie regulatorów typu PI.

a) Połączenie równoległe wariant pierwszy

b) Połączenie równoległe wariant drugi

Dla regulatorów PI tylko dla wariantu II widać w niewielkim stopniu zjawisko interakcji. Przy zdecydowanej zmianie czasu T_I nastąpiła niewielka, ale widoczna zmiana współczynnika k_p.

4.3. Badanie regulatorów typu PD.

a) Połączenie równoległe wariant pierwszy

b) Połączenie równoległe wariant drugi

Na sygnał narastający liniowo.

Dla układu I regulator PD nie zauważyliśmy interakcji tylko przy zmianie C₁ i niezmiennym R_f. Gdy C₁ pozostawało stałe, a zmienialiśmy wartość R_f zarówno parametr k_p jak i T_D ulegał zmianie.

8

---