POLITECHNIKA LUBELSKA

KATEDRA AUTOMATYKI I METROLOGII

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

ĆWICZENIE NR 5 : Regulacja dwupołożeniowa

IMIE I NAZWISKO :

DATA : 06.06.2014r.

GRUPA : GL01

ROK AKADEMICKI 2013/2014

1 CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości nieliniowych układów automatycznej regulacji na przykładzie układu dwupołożeniowej regulacji temperatury .

2 STANOWISKO POMIAROWE

W skład aparatury pomiarowej używanej podczas wykonywania ćwiczenia weszły :

- komora grzewcza z dwiema grzałkami wraz z wentylatorem pełniącym funkcję chłodzenia

- termometr do pomiaru temperatury wewnatrz komory ( rtęciowy + cyfrowy )

- regulator temperatury

- śrubokręt

3 PRZEBIEG ĆWICZENIA

Pomiary zostały przeprowadzone dla kilku różnych nastaw wzmacniacza regulatora Xp= {0,5,10} oraz dla stałej temperatury regulacji 60^oC. Każdy pomiar wartości temperatury dla poszczególnych nastaw odczytywaliśmy co 5 sekund przez pewny okres czasu , wyniki zapisywaliśmy w protokole. W efekcie końcowym otrzymaliśmy kilkadziesiąt pomiarów dla każdego wzmocnienia.

4 TABELE POMIARÓW

Xp = 0 LP CZAS TEMP LP CZAS TEMP LP CZAS TEMP 1 0 39,1 47 235 64,4 93 465 60,2 2 5 39,1 48 240 63,9 94 670 60,3 3 10 39,1 49 245 63,3 95 475 60,4 4 15 39,3 50 250 62,8 96 480 60,6 5 20 39,5 51 255 62,2 97 485 61,3 6 25 39,8 52 260 61,7 98 490 62 7 30 40,4 53 265 61,1 99 495 62,4 8 35 41 54 270 60,4 100 500 63 9 40 41,7 55 275 60,1 101 505 63,6 10 45 42,5 56 280 59,7 102 510 64 11 50 43,4 57 285 59,6 103 515 64,2 12 60 44,3 58 290 59,7 104 520 64,5 13 65 45,5 59 295 59,9 105 525 64,7 14 70 46,6 60 300 60,1 106 530 64,9 15 75 47,7 61 305 60,7 107 535 64,9 16 80 49,2 62 310 61,3 108 540 65 17 85 50,5 63 315 62,3 109 545 64,9 18 90 52 64 320 63,1 110 550 64,8 19 95 53,7 65 325 63,6 111 555 64,6 20 100 55,5 66 330 64,2 112 560 64,4 21 105 57,4 67 335 64,7 113 565 64,2 22 110 59 68 340 65 114 570 64,1 23 115 60,8 69 345 65,3 115 575 63,8 24 120 62,7 70 350 65,5 116 580 63,5 25 125 64,5 71 355 65,7 117 585 63,2 26 130 65,9 72 360 65,8 118 590 62,9 27 135 67 73 365 65,8 119 595 62,6 28 140 68 74 370 65,8 120 600 62,3 29 145 69,3 75 375 65,6 121 605 62 30 150 69,8 76 380 65,5 122 610 61,6 31 155 70 77 385 65,3 123 615 61,4 32 160 70,1 78 390 65 124 620 61 33 165 70,2 79 395 64,8 125 625 60,8 34 170 70,1 80 400 64,6 126 630 60,7 35 175 70 81 405 64,3 127 635 60,7 36 180 69,8 82 410 64 128 640 60,8 37 185 69,5 83 415 63,6 129 645 61,1 38 190 69,2 84 420 63,2 130 650 61,6 39 195 68,9 85 425 62,9 131 655 62,3 40 200 68,4 86 430 62,5 132 660 62,8 41 205 68,1 87 435 62,1 133 665 63,3 42 210 67,5 88 440 61,8 134 670 63,7 43 215 67,1 89 445 61,3 135 675 64,2 44 220 66,6 90 450 60,9 136 680 64,6 45 225 66 91 455 60,5 137 685 64,8 46 230 65,5 92 460 60,3 138 690 64,9

XP =10

LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS
1	62,9	0	31	59,7	150	61	64,5	300
2	62,8	5	32	59,8	155	62	64,6	305
3	62,6	10	33	60	160	63	64,6	310
4	62,4	15	34	60,2	165	64	64,7	315
5	62,2	20	35	60,4	170	65	64,8	320
6	62	25	36	60,6	175	66	64,8	325
7	61,7	30	37	60,8	180	67	64,9	330
8	61,4	35	38	61,6	185	68	64,9	335
9	61,1	40	39	61,2	190	69	64,9	340
10	60,8	45	40	61,5	195	70	64,9	345
11	60,6	50	41	61,7	200	71	65	350
12	60,4	55	42	62	205	72	65	355
13	60,2	60	43	62,3	210	73	65	360
14	59,9	65	44	62,5	215	74	65	365
15	59,8	70	45	62,8	220	75	65,1	370
16	59,6	75	46	63	225	76	65,1	375
17	59,5	80	47	63,2	230	77	65,1	380
18	59,4	85	48	63,4	235	78	65,2	385
19	59,2	90	49	63,5	240	79	65,2	390
20	59,2	95	50	63,6	245	80	65,2	395
21	59,1	100	51	63,7	250	81	65,1	400
22	59,1	105	52	63,8	255	82	65	405
23	59	110	53	63,9	260	83	65	410
24	59,1	115	54	64	265	84	64,9	415
25	59,1	120	55	64	270	85	64,8	420
26	59,1	125	56	64,1	275	86	64,7	425
27	59,2	130	57	64,2	280	87	64,7	430
28	59,4	135	58	64,3	285	88	64,6	435
29	59,5	140	59	64,4	290	89	64,5	440
30	59,6	145	60	64,4	295	90	64,4	445
LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS
91	64,4	450	121	61,4	600	151	63,2	750
92	64,3	455	122	61,4	605	152	63,3	755
93	64,3	460	123	61,4	610	153	63,3	760
94	64,2	465	124	61,4	615	154	63,3	765
95	64,2	470	125	61,4	620	155	63,4	770
96	64,1	475	126	61,4	625	156	63,4	775
97	64	480	127	61,4	630	157	63,4	780
98	63,9	485	128	61,5	635	158	63,3	785
99	63,8	490	129	61,5	640	159	63,2	790
100	63,7	495	130	61,6	645	160	63,1	795
101	63,6	500	131	61,7	650	161	63,1	800
102	63,4	505	132	61,7	655	162	63	805
103	63,3	510	133	61,8	660	163	62,9	810
104	63,2	515	134	61,8	665	164	62,9	815
105	63,1	520	135	61,9	670	165	62,8	820
106	63	525	136	62	675	166	62,7	825
107	62,8	530	137	62,1	680	167	62,7	830
108	62,7	535	138	62,2	685	168	62,6	835
109	62,6	540	139	62,2	690	169	62,5	840
110	62,4	545	140	62,3	695	170	62,5	845
111	62,3	550	141	62,4	700	171	62,4	850
112	62,1	555	142	62,5	705	172	62,4	855
113	62	560	143	62,6	710	173	62,3	860
114	61,9	565	144	62,7	715	174	62,3	865
115	61,7	570	145	62,8	720	175	62,3	870
116	61,6	575	146	62,9	725	176	62,3	875
117	61,5	580	147	63	730	177	62,3	880
118	61,5	585	148	63	735	178	62,3	885
119	61,4	590	149	63,1	740
120	61,4	595	150	63,2	745

XP=5

LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS
1	43,6	0	31	71,1	150	61	59,1	300
2	44,2	5	32	70,9	155	62	59,1	305
3	44,8	10	33	70,6	160	63	59	310
4	45,6	15	34	70,4	165	64	59	315
5	46,5	20	35	69,9	170	65	59,1	320
6	47,4	25	36	69,5	175	66	59,2	325
7	48,5	30	37	69,2	180	67	59,3	330
8	49,5	35	38	68,8	185	68	59,5	335
9	50,9	40	39	68,4	190	69	59,7	340
10	52,2	45	40	67,9	195	70	60	345
11	53,5	50	41	67,3	200	71	60,3	350
12	55	55	42	66,9	205	72	60,6	355
13	56,5	60	43	66,4	210	73	61	360
14	58,4	65	44	65,5	215	74	61,3	365
15	60,5	70	45	65,4	220	75	61,6	370
16	62,1	75	46	65	225	76	62	375
17	63,9	80	47	64,3	230	77	62,3	380
18	65,6	85	48	63,8	235	78	62,6	385
19	66,4	90	49	63,3	240	79	63	390
20	67,7	95	50	63	245	80	63,4	395
21	68,6	100	51	62,5	250	81	63,5	400
22	69,8	105	52	62	255	82	63,8	405
23	70,5	110	53	61,6	260	83	64	410
24	70,9	115	54	61,2	265	84	64,2	415
25	71,2	120	55	60,9	270	85	64,3	420
26	71,4	125	56	60,4	275	86	64,4	425
27	71,5	130	57	60,1	280	87	64,5	430
28	71,5	135	58	59,5	285	88	64,6	435
29	71,4	140	59	59,4	290	89	64,6	440
30	71,3	145	60	59,2	295	90	64,5	445
LP	TEMP	CZAS	LP	TEMP	CZAS
91	64,4	450	121	61,5	600
92	64,2	455	122	61,6	605
93	64	460	123	61,8	610
94	63,7	465	124	62	615
95	63,5	470	125	62,1	620
96	63,3	475	126	62,3	625
97	62,9	480	127	62,4	630
98	62,5	485	128	62,7	635
99	62,2	490	129	62,8	640
100	62,1	495	130	62,9	645
101	61,8	500	131	63,1	650
102	61,6	505	132	63,1	655
103	61,4	510	133	63,2	660
104	61,2	515	134	63,3	665
105	61	520	135	63,3	670
106	60,9	525	136	63,3	675
107	60,8	530	137	63,3	680
108	60,7	535	138	63,3	685
109	60,7	540	139	63,3	690
110	60,6	545	140	63,2	695
111	60,6	550
112	60,6	555
113	60,7	560
114	60,7	565
115	60,7	570
116	60,8	575
117	60,9	580
118	61	585
119	61,2	590
120	61,4	595

5 PARAMETRY PRZEBIEGU REGULACJI

Do obliczeń wykorzystaliśmy wartości temperatury od osiągnięcia wartości zadanej.

	XP=0	XP=5	XP=10
Tz	60^0C	60^0 C	60^0C
Tśr	63,92^0C	63,56^0C	62,59^0C
STREFA HISTEREZY „H’’	11,2^0C	11^0C	6,2^0C
WARTOŚĆ MAKSYMALNA Xm	70,2^0C	71,5^0C	65,2^0C
Amplituda Ap	10,2^0C	11,5^0C	5,2^0C
Czas pomiaru [s]	585	630	890
Ilość pomiarów [n]	117	126	178
Odchylenie Standardowe	2,76	3,45	1,67
Uchyb	-3,92^0	-3,56^0	-2,59^0

PRZYKŁADOWE OBLICZENIA : (DLA XP = 0 )

Uchyb : Tz-Tśr =60⁰C-63,92⁰C=-3,92⁰C

Strefa histerezy : Xm(Tmax)-Tmin=70,2⁰C-59⁰C=11,2⁰C

Amplituda: Tmax-Tz =70,2⁰C-60⁰C=10,2⁰C

6 WNIOSKI

Celem ćwiczenia było poznanie podstawowych właściwości nieliniowych układów automatycznej regulacji na przykładzie układu dwupołożeniowej regulacji temperatury .Pomiary przeprowadziliśmy dla trzech nastaw wzmocnienia.Celem było osiągniecie jak najszybciej stanu ustalonego procesu i jak najbliżej zadanej wartości temperatury.Po dokonaniu pomiarów i analizie wyników widoczne jest to że układ regulacji posiada najlepsze właściwości dla zadanego XP =10 . Świadczą o tym m.in. najszybsze przejscie do stanu ustalonego jak i najmniejsze odchylenie standardowe , analizując pracę układu tzn.zachowania się stanowiska pomiarowego można wywnioskowac ze najmniejsze wahanie temperatury dla tego nastawu było spowodowane częstym włączaniem się układu chłodzenia tj. wentylatora , częstotliwość jego włączania była największa ze wszystkich przeprowadzonych konfiguracji.Wraz ze zwiększaniem wzmocnienia można zaobserwowac ze amplituda maleje oraz strefa histerezy również. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń i sporządzonych wykresow można stwierdzic ze obiekt posiada człon inercyjny I rzędu. Pomiary owszem są obarczone niewielkim błędem pomiarowym a jest to spowodowane takimi czynnikami jak m. In dokładność odczytu temperatury w czasie co 5 sekund czy tez błędy wynikające z wyeksplatowania sprzętu.Aby zminimalizować otrzymany błąd można zastosować większą serię pomiarów wtedy wyniki byłyby o wiele dokładniejsze. Ćwiczenie zostało przeprowadzone w prawidłowy sposób oraz cel cwiczenia został osiągnięty.