1. Układy sterujące:

1. Regulatory

2. Sterowniki PLC

3. Układy sterowania komputerowego

2. Podstawowe zadania regulatorów:

1. Obliczenie według określonego algorytmu uchybu regulacji

2. Wygenerowanie odpowiedniego sygnału sterującego

3. Podział regulatorów:

1. Ze względu na sposób dostarczania energii do wysterowania elementu wykonawczego:

• Bezpośredniego działania ( korzystają z energii dostarczonej przez organ pomocniczy

• Pośredniego działania ( wymagają źródła zewnętrznego energii ) i zależnie od nośnika dzielą się na elektryczne ( elektroniczne ), pneumatyczne, hydrauliczne i mieszane.

2. Zależnie od postaci sygnału wyjściowego:

• Z wyjściem ciągłym

• Z wyjściem nieciągłym: impulsowe, dwupołożeniowe, trójpołożeniowe, wielopołożeniowe

3. Zależnie od właściwości dynamicznych:

• Proporcjonalne P

• Całkujące I

• Proporcjonalno – całkujące PI

• Proporcjonalno – różniczkujące PD

• Proporcjonalno – całkująco – różniczkujące PID

4. Człony układów formujących regulatorów:

1. Człon proporcjonalny

2. Człon całkujący

3. Człon różniczkujący

5. Działanie członów formujących sygnał sterujący regulatora i ich opis

Działanie tych członów ilustruje zależność ich sygnału wejściowego od sygnału wyjściowego

( a ). Człon proporcjonalny działa jak wzmacniacz ( b ). Człon całkujący generuje sygnał narastający – gdy sygnał wejściowy ɛ jest dodatni (( 0, t₁ ) i ( t₃, t₅)), lub malejący – gdy sygnał wejściowy jest ujemny ( c ). Człon różniczkujący generuje sygnał dodatni – gdy sygnał wejściowy narasta ( t₂, t₄ ) lub ujemny gry sygnał wejściowy maleje ( d ).

6. Typ regulatora P

1. Działanie proporcjonalne

2. Zależność matematyczna u=Kpɛ

7. Typ regulatora PI

1. Działanie proporcjonalno – całkujące

2. Zależność matematyczna u=Kp(ɛ+ )

8. Typ regulatora PC

1. Działanie proporcjonalne – różniczkujące

2. Zależność matematyczna u=K(ɛ+T_d )

9. Typ regulatora PID

1. Działanie proporcjonalno – całkująco – różniczkujące

3. Zależność matematyczna u=Kp(ɛ+ )

10. O pracy regulatora decydują jego parametry ( nastawy ). Regulator wpływa również na pracę całego układu automatycznej regulacji.

11. Nastawy regulatorów:

1. Wzmocnienie Kp

2. Czas całkowania Ti

3. Czas różniczkowania Td

12. Wzmocnienie regulatorów

Praktycznie zamiast wzmocnienia stosuje się tak zwany zakres proporcjonalności, który wyznacza się z zależności Xp=

13. Stała całkowania

Czas zdwojenia jest równy czasowi po jakim odpowiedź członu całkującego na skokową zmianę sygnału E. Sygnał wyjściowy regulatora PI podwaja swą wartość w stosunku dop wartości początkowej.

14. Czas różniczkowania ( wyprzedzania ) Td

Czas wyprzedzania jest równy czasowi po jakim liniowo narastający sygnał wejściowy E_(t)=AT staje się równy sygnałowi wyjściowemu członu różniczkującego

15. Jakość regulacji ocenia się rozpatrując prace regulatora:

1. W stanie ustalonym

2. W stanie przejściowym

16. Wskaźniki oceny jakości regulacji w stanie ustalonym regulatora:

1. Stabilność – zdolność regulatora do powrotu do stanu równowagi po usunięciu zakłóceń

2. Uchyb ustalony – powinien mieć określoną wartość im mniejsza wartość uchybu tym większa jakość regulacji

17. Wskaźniki jakości regulacji pracy regulatora w stanie przejściowym:

1. Czas regulacji ( czas ustalania ) jest miarą szybkości reagowania układu na zmianę sygnału wejściowego określa się go jako czas do chwili pobudzenia regulatora aż do chwili gdy uchyb osiąga około 5% wartości początkowej

2. Przeregulowanie to sposób dochodzenia do wartości ustalonej wielkości regulowanej w odpowiedzi na skokową zmianę sygnału wejściowego K= *100%

18. Sposoby doborów nastaw regulatorów

1. Na podstawie monogramów przy założeniu trzech kryteriów:

• Przebieg uchybu przy minimalnym czasie regulacji Tumin

• Przebieg uchybu z 20% przeregulowaniem i przy minimalnym czasie regulacji Tumin

• Przebieg uchybu z minimalną wartością całki

2. Według reguł Zieglera: procedura doboru nastaw

• W zainstalowanym przy obiekcie regulatorze PID wyłącza się człony całkujący i różniczkujący przy nastawieniu Ti= i Td=0

• Zwiększa się wzmocnienie regulatora do granicy stabilności układu regulacji ( pojawienie się na wyjściu drgań nietłumionych )

• Odczytuje się wartości Kp=Kpkr oraz odczytuje okres oscylacji To-Tokr

• W zależności od typu regulatora należy dobierać nastawy zgodnie z następującymi zależnościami matematycznymi

• Regulator P – Kp=0,5Kpkr

• Regulator PI – Kp=0,45Kpkr, Ti=0,85Tokr

• Regulator PID – Kp=0,6Kpkr, Ti=0,5Tokr, Td=0,12Tokr

3. Strojenie regulatorów

19. Układ regulacji dwustawnej charakteryzuje się tym że regulator w układzie formuje sygnał binarny któremu przypisuje się 1 i 0 logiczne. Regulatory najczęściej są układami przekaźnikowymi

20. Parametry techniczne podlegające regulacji dwustawnej:

1. Temperatura

2. Poziom materiałów sypkich i cieczy

3. Ciśnienie gazu i cieczy

4. Napięcie i obroty maszyn prądu stałego

21. Przykład układu dwupołożeniowej regulacji temperatury w termostacie

Gdy temperatura w termostacie jest wyższa od żądanej następuje włączenie przekaźnika P1 co powoduje przerwanie obwodu sterującego przekaźnika P2 i wyłączenie elementu grzejnego w przypadku niższej temperatury następuje zadziałanie przekaźnika P2 i wyłączenie obwodu sterującego P1 co skutkuje załączeniem elementu grzejnego.