LUBLIN 10.04.1997
Politechnika Lubelska
Wydział Elektryczny
Laboratorium Automatyki i Sterowania
Ćwiczenie nr 6
Temat: Analiza ciągłego, liniowego układu automatycznej regulacji
Skład grupy : Chojnacki Paweł Komada Paweł
Kałaska Paweł Podsiadły Mariusz
Celem ćwiczenia jest określenie wpływu zmian parametrów na przebieg procesu sterowania obiektu ciągłego, pracującym w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Analiza dokonywana jest na przykładzie ciągłego układu automatycznej regulacji stałowartościowej obiektu oscylacyjnego regulowanego według algorytmu PD.
Rys. Schemat jednowymiarowego układu regulacji
Identyfikacja obiektu sterowania
Charakterystyki odczytane z oscyloskopu:
Obiektem regulacji jest człon oscylacyjny II- go rzędu. Transmitancja operatorowa powyższego układu wynosi:
R1=1kW; R2=1kW; R3=120kW; C=6800pF
Nr przycisku ”N” |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Wartość rezystancji R[W] |
150 |
560 |
1000 |
2200 |
4300 |
gdzie wybór dowolnej kombinacji przycisków daje sumę rezystancji
Badanie regulatora PD
Zaobserwowane na podstawie oscylografów rodziny przebiegów odpowiedzi skokowej regulatora dla wybranych warto*ci jego nastaw.
Transmitancja modelu regulatora proporcjonalno-ró*niczkującego będzie równa:
Powy*sze wyra*enie odpowiada rzeczywistej realizacji regulatora PD. W przyjętej realizacji zało*ono R3=100R4.W wyniku czego w pewnym zakresie częstotliwo*ci model możemy traktować jako człon dynamiczny o transmitancji:
R1=4.7kW, R2=36kW
Nr przycisku Kp |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Warto*ć rezystancji R2 |
5,1 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Nr przycisku Td |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Warto*ć pojemno*ci C[pf] |
15000 |
6200 |
2600 |
1200 |
300 |
Wybór dowolnej kombinacji przycisków daje sumę warto*ći
Badanie układu otwartego i zamkniętego.
Zaobserwowane odpowiedzi skokowe układu otwartego i zamkniętego:
Wnioski:
W punkcie pierwszym należało dokonać identyfikacji obiektu regulacji. Z zaobserwowanych charakterystyk wynika, że obiektem regulacji jest człon oscylacyjny II- go rzędu. Charakterystyki różnią się
między sobą warto*cią ustaloną a także szybko*cią tłumienia oscylacji. Różnica ta powstaje z różnych warto*ci parametrów elementów wewnętrznych regulacji. W przypadku regulatora PD, aby uzyskać regulator o takim działaniu, należy we wzmacniaczu proporcjonalnym zastosować sprzężenie zwrotne. Aby uzyskać różniczkujące działanie regulatora, należy zastosować we wzmacniaczu proporcjonalnym całkujące sprzężenie zwrotne. A zatem w rozpatrywanym przypadku sprzężenie zwrotne regulatora powinno być elementem inercyjnym pierwszego rzędu. W badanym modelu możliwa była regulacja współczynnikiem wzmocnienia Kp, współczynnikiem wypełnienia Td i warto*cią rezystancji.
Wraz ze zmianą tych warto*ci zmienia się pasożytnicza stała czasowa. Regulatory PD mają własno*ci tym bardziej zbliżone do regulatorów idealnych im większa jest warto*ć współczynnika wzmocnienia. Różniczkowanie wprowadzone do układu wraz z przyjętym typem regulatora wnosi do układu przy*pieszenie jego fazy w okre*lonym pa*mie częstotliwo*ci. Istnienie w UAR czę*ci D umożliwia jednak po*rednią poprawę dokładno*ci statycznej (przy zachowaniu założonej „dobroci” przebiegu przej*ciowego), gdyż dzięki różniczkowaniu pojawiają się możliwo*ć takiego skorygowania dynamiki układu, że pojawiają się możliwo*ci forsowania regulatora. Różniczkowanie poszerza znacznie pasmo przenoszenia w zakresie wysokich częstotliwo*ci i dlatego zdecydowanie pogarsza odporno*ć układu na zakłócenia wysokoczęstotliwo*ciowe. Sterowanie w układzie otwartym ma miejsce wtedy, gdy urządzenie sterujące (regulator)nie jest informowane o zmianach sygnału sterowanego, czyli nie istnieje
informacyjne sprzężenie zwrotne o efektach sterowania. Współczynnik wzmocnienia układu zamkniętego
jest mało wrażliwy na zmiany wsółczynika wzmocnienia układu otwartego - układ regulacji nie jest czuły na niestacjonarno*ć obiektu. Zamknięcie ujemną pętlą sprzężenia zwrotnego, może spowodować zmianę charakteru przebiegów sygnałów w układzie na periodyczne. W dziedzinie częstotliwo*ci oznacza to, że pasmo przenoszonych przez układ częstotliwo*ci wraz ze wzrostem wzmocnienia ro*nie. Układ szybciej reaguje na sygnał wymuszający, ale odtwarza go z większym uchybem dynamicznym i z drugiej strony w szerszym zakresie lepiej tłumi zakłócenia.