1. Prosty schemat blokowy układu automatycznej regulacji temperatury w termostacie
z krótkim opisem.
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.
2. Tabele z wynikami pomiarów właściwości dynamicznych obiektu regulacji.
[min] | [°C] |
---|---|
0 | 25,5 |
1 | 26 |
2 | 26,5 |
3 | 27,5 |
4 | 28,5 |
5 | 29,5 |
6 | 31,0 |
7 | 31,5 |
8 | 32,0 |
9 | 32,5 |
10 | 33,5 |
11 | 34,0 |
12 | 34,5 |
13 | 35,5 |
14 | 36,0 |
15 | 36,5 |
16 | 37,0 |
17 | 37,5 |
18 | 38,5 |
19 | 39,5 |
20 | 39,5 |
21 | 40,0 |
22 | 40,5 |
23 | 40,5 |
24 | 41,0 |
25 | 41,5 |
26 | 42,0 |
27 | 42,5 |
28 | 43,0 |
29 | 43,0 |
30 | 43,5 |
3. Tabelka z odczytanymi z regulatora zoptymalizowanymi parametrami regulacji PID.
Zakres proporcjonalności Pb [°C] | 0,8 |
---|---|
Stała czasowa całkowania ti [s] | 72 |
Stała czasowa różniczkowania td [s] | 30 |
Zakres proporcjonalności | 1,6% |
---|---|
Stała czasowa całkowania | 2% |
Stała czasowa różniczkowania | 3% |
4. Obliczone wartości błędów statycznych regulacji Δest i st ΔE dla regulacji automatycznej PID i zmiany przepływu wody przez reaktor o 1 dm3/min.
- błąd statyczny bezwzględny:
- przeliczenie wartości na wartość błędu względnego :
5. Wnioski dotyczące wszystkich wykonanych doświadczeń i wyników obliczeń.
W stanie ustalonym (przebieg wykresu zbliżony do płaskiego) wartość temperatury wynosiła 25,5°C. W czasie zakończenia trzydziestominutowego pomiaru temperatura była równa 43,5°C. Czas działania autoadaptacji był krótki i trwał kilka minut. Również samodostrojenie się regulatora nastąpiło szybko. Zwiększenie temperatury wody w termostacie powoduje oscylacje wokół temperatury 50°C . Wymuszenia skokowe są nieduże. Wprowadzenie zakłócenia w 52 minucie przez zmianę natężenia przepływu wody chłodzącej termostat (zwiększenie przepływu z 0,5 do 1l/min) nie powoduje zmian w działaniu regulatora. Poziom temperatury w termostacie ustalił się bardzo szybko.