Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania regulatorów oraz budową oraz możliwościami wykorzystania układów regulacji dwupołożeniowej.

WSTĘP

Regulatorem nazywamy urządzenie ,które porównuje wielkość regulowaną z wielkością zadaną i na podstawie porównania (uchybu) wytwarza wielkość sterującą, która oddziaływuje na obiekt regulacji.

Wielkości regulowana i zadana mogą przyjmować wartości według pewnej zależności, bądź też mogą być ustalone przez użytkownika.

Regulator zbudowany jest z dwu podstawowych członów. Pierwszy z nich to człon porównujący zaś drugi jest członem dynamicznym, odpowiedzialnym za formowanie kształtu sygnału wyjściowego.

Wyróżniamy regulatory:

• regulatory bezpośredniego działania, nie wymagające oddzielnego zasilania

• regulatory zasilane energią z obcego źródła

Ponadto regulatory możemy podzielić na:

• elektryczne

• pneumatyczne

• hydrauliczne

Kolejnym kryterium są zmiany wielkości wyjściowej. Na tej podstawie regulatory dzielimy na:

• analogowe

• cyfrowe

• analogowo-cyfrowe

Głównym zastosowaniem regulatorów są układy regulacji dwupołożeniowej. Sterowanie dwupołożeniowe to sterowanie, w którym wielkość sterująca może przyjmować tylko jedną z dwu wartości. Element bistabilny ma dwa stabilne położenia równowagi, co oznacza, że jego charakterystyka ma charakter przekaźnikowy. Przykład charakterystyki przekaźnikowej przedstawiliśmy na rysunku.

Mechaniczne układy bistabilne działają na zasadzie ujemnej siły pozycyjnej co oznacza, że wzrost wychylenia X powoduje wzrost siły potrzebnej dla dalszego wychylenia. Przykładami urządzeń posiadających charakterystykę przekaźnikową podłączonych w torze sprzężenia zwrotnego mogą być :

• termometr stykowy

• pływakowy wskaźnik poziomu cieczy

• regulator - przekaźnik

• urządzenie wykonawcze (elektrozawór)

Przykładowy schemat podłączeń układu regulacji dwupołożeniowej przedstawiono na rysunku.

W układzie tym sygnał wejściowy regulatora jest wynikiem porównania sygnału zadanego z sygnałem sprzężenia zwrotnego. Regulator sterowany sygnałem współpracuje z układem wykonawczym, który steruje obiektem regulacji.

W tym układzie ciśnienie zasilające, którego wartość odczytujemy na manometrze, podłączone jest do zaworu elektromagnetycznego. Gdy ciśnienie panujące w zbiorniku, który jest naszym obiektem sterowania jest niższe od ciśnienia zadanego, zawór ten jest otwarty. Gdy ciśnienie osiągnie żądaną wartość, siła działająca na membranę presostatu pokonuje naciąg sprężyny i zwiera stycznik elektryczny co powoduje włączenie zaworu elektromagnetycznego (odcięcie ciśnienia zasilającego). Wartość ciśnienia panującego w zbiorniku odczytujemy na manometrze oraz zapisujemy za pomocą rejestratora. Do układu podłączony jest człon symulacji zakłóceń, którego zadaniem jest zbliżenie warunków pracy układu do pracy w warunkach rzeczywistych.

POMIARY

1. Zbadano zachowanie układu przy stałych wartościach :

• ciśnienia zasilającego Pz=0.14[MPa]

• histerezy h=5

• zakłóceniach = const.

Zmieniając wartość napięcia sprężyny

Yzad= 2,4 ; 2,6 ; 2

2. Zbadano zachowanie układu przy stałych wartościach :

• ciśnienia zasilającego Pz=0.14[MPa]

• Yzad=2,5

• zakłóceniach = const.

Zmieniając wartość histerezy

h= 2 ; 5 ; 10

3. Zbadano zachowanie układu przy stałych wartościach :

• ciśnienia zasilającego Pz=0.14[MPa]

• histerezy h=5

• Yzad=2,5

Zmieniając wartość zakłóceń

z= 6 ; 12 ; 18

4. Zbadano zachowanie układu przy stałych wartościach :

• Yzad=2,5

• histerezy h=5

• zakłóceniach = const.

Zmieniając wartość ciśnienia zasilającego

p= 0,10 ; 0,12 ; 0,14 [MPa]

X1

X2

U

X

Układ pomiarowy

Regulator

Układ wykonawczy

Obiekt regulacji

Rejestrator

Przetwornik

Zawór

elektro-

magnetyczny

Manometr

Manometr

Zbiornik

Presostat

Rotametr

Obiekt reg.

Symulacja zakłóceń

---