Politechnika Łódzka

Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Laboratorium Pomiarów, automatyki

i elektrotechniki

Zadanie nr 10

REGULACJA TEMPERATURY Z SAMODOSTRAJAJĄCYM SIĘ MIKROPROCESOROWYM REGULATOREM PID

Rocznik studiów: 2014/2015

Kierunek studiów: Technologia żywności i żywienia człowieka

Semestr: III

Nr grupy dziekańskiej: I

Wykonujący zadanie:

1. Sochalska Sylwia

2. Woźniak Daria

3. Cichowicz Kacper

Opracowujący sprawozdanie:

Daria Woźniak Łódź, 10.12.2014 r

Prosty schemat blokowy układu automatycznej regulacji temperatury w termostacie

z krótkim opisem.

Schemat pochodzi z instrukcji do laboratorium z Pomiarów, Automatyki i Elektrotechniki, dr inż. Marek Ludwicki.

Układ regulacji składa się z termostatowanego zbiornika T o pojemności 15dm³, który jest wypełniony wodą i posiada mieszadło M. Posiada on dwa układy funkcjonalne. Z prawej przedstawiony jest układ ogrzewania z grzejnikiem elektrycznym G, a z lewej układ chłodzenia C z wymiennikiem ciepła – spiralną rurką, przez którą przepływa woda z sieci wodociągowej. Nastawienie określonego przepływu V czynnika chłodzącego jest możliwe przy pomocy zespołu zaworów Z (odcinającego i regulującego) i rotametru R. Termostat zawiera też pływakowy wskaźnik poziomu wody. Grzejnik elektryczny G jest sterowany dwupołożeniowo łącznikiem tyrystorowym S z wyjścia mikroprocesorowego regulatora R. Regulator utrzymuje w termostacie zadaną wartość temperatury na stałym poziomie. Czujnik pomiarowy temperatury wskazuje wielkość regulowaną porównywalną z wielkością zadaną w nastawioną w regulatorze. Sygnał wyjściowy wielkości regulującej u regulatora steruje łącznikiem S zgodnie z algorytmem regulatora PID.

Wyniki pomiarów właściwości dynamicznych obiektu regulacji:

tał	temp
0	25,00
1,00	25,00
2,00	25,50
3,00	26,50
4,00	27,00
5,00	27,50
6,00	28,50
7,00	29,00
8,00	29,50
9,00	30,00
10,00	30,50
11,00	31,00
12,00	31,50
13,00	31,50
14,00	32,00
15,00	32,50
16,00	33,00
17,00	33,50
18,00	33,50
19,00	34,00
20,00	34,50
21,00	35,00
22,00	35,00
23,00	35,50
24,00	36,00
25,00	36,00
26,00	36,50
27,00	36,50
28,00	37,00
29,00	37,00
30,00	37,50

Lp	Temperatura dla v=0,75
1	50,1
2	50,1
3	50
4	50,1
5	50

Lp	Temperatura dla v=1,5
1	49,8
2	49,8
3	49,7
4	49,7
5	49,7

Zakres proporcjonalności Pb [°C]	1,2
Stała czasowa całkowania ti [s]	74
Stała czasowa różniczkowania td [s]	88

PRZYKŁADOWE OBLICZENIA

Sprawdzam, czy spełniony jest warunek

T_im << T

<< T=15 min => warunek jest spełniony

Przeliczam odczytany z regulatora zakres proporcjonalności P_b na wartość procentową X_p :

Określam średnie wartości wielkości zakłócającej :

Obliczam wartości błędów statycznych regulacji ∆e_st i ∆E_st dla regulacji automatycznej PID i zmiany przepływu wody przez reaktor o 1 dm3/min.

Średni statyczny bezwzględny błąd regulacji PID:

Przeliczenie błędu bezwzględnego na wartość błędu względnego:

WNIOSKI

Pb [^o C]	ti [ s ]	td [ s ]	Xp [ % ]	T i [ s ]	T d [ s ]	T im [ s ]
1,2	74	88	2,4	74	88	10
tv=0,75 [^o C]	t v=1,5 [^o C]	∆est [^o C]	∆Est [%]	T [ s ]	T z [ s ]	τoz [ s ]
50,06	49,74	0,32	0,64

• Jak pokazuję powyższa tabela, zakres proporcjonalności dla wyjścia pierwszego otrzymałam równą 1,2 ^oC, z kolei stała czasowa całkowania wynosi 74s,a stała czasowa różniczkowania 88s.

• Kolejne wartości po przeliczeniu osiągnęły wyniki zamieszczone w tabeli i na wykresie.

• W momencie, gdy przebieg wykresu był zbliżony do płaskiego, czyli znajdował się w stanie ustalonym, początkowa wartość temperatury wynosiła 25 °C, natomiast po zakończeniu 30-minutowego pomiaru temperatura osiągnęła wartość równą 37,5°C.

• Czas autoadaptacji był dość długi i trwał kilkanaście minut. Z kolei samo dostrajanie się regulatora nastąpiło szybko, w porównaniu do autoadaptacji. Czas ten był wydłużony ze względu na zwiększenie się temperatury wody w termostacie, która powoduje oscylacje wokół temperatury 50°C.

• Wymuszenia skokowe były nieduże i nie wpłynęły znacząco na ustalającą się temperaturę cieczy.

• Wprowadzenie zakłócenia w 60 minucie przez zmianę natężenia przepływu wody chłodzącej termostat (zwiększenie przepływu z 0,75 do 1,5l/min) również nie spowodowało istotnych zmian w działaniu regulatora.

• Poziom temperatury w termostacie ustalił się dość szybko, co świadczy o dobrej wydajności urządzenia.

• Wartość błędu względnego wynosi 0,64%.Taka wartość błędu, może dowodzić o poprawnym działaniu aparatury i prawidłowym wykonaniu zadania.