Podstawy automatyki i robotyki

Ćwiczenie 6: Badanie regulacji temperatury

Data wykonania ćwiczenia: 19.11.2009r

Data oddania sprawozdania: 26.11.2009r

Wykonujący ćwiczenie:

Gorczewska Agnieszka

Jesionek Katarzyna

Biczkowski Karol

Zad. 1. Zdefiniuj i zapisz parametry modelu pieca przyjmując wartość mocy grzanej P=1.25W:

k - współczynnik mający charakter czułości statycznej [K/W]

- termiczna stała czasowa [s]

­₀ - czas martwy, opóźnienie odpowiedzi [s]

W ćwiczeniu parametry dynamiczne wynoszą:

a) dla nagrzewania

b) dla chłodzenia

Zad. 2. Na podstawie zarejestrowanego wykresu przebiegu temperatury podczas procesu nagrzewania i chłodzenia modelu pieca wyznacz wartości stałych czasowych
­_0,

W ćwiczeniu
­_0,
wyszło odpowiednio:

a) dla nagrzewania :

­₀ = 0 [s]

= 201 [s]

b) dla chłodzenia:

­₀ = 400 [s]

= 190 [s]

Zad 3. Zdefiniuj parametry i zapisz postać transmitancji operatorowej regulatora PID .

Naszkicuj jego charakterystyki częstotliwościowe: amplitudową i fazową.

Procesy cieplne opisane są równaniem różniczkowym pierwszego stopnia, dlatego też najprostszy model dynamiczny odpowiada członowi inercyjnemu o transmitancji:

G(s) =

Gdzie:

k - współczynnik mający charakter czułości statycznej [K/W]

- termiczna stała czasowa [s]

Odzwierciedleniem zjawisk zachodzących w obiektach termicznych jest opisane obiektu za pomocą transmitancji o postaci:

G(s) =
exp (-s
₀)

Gdzie:

k - współczynnik mający charakter czułości statycznej [K/W]

- termiczna stała czasowa [s]

­₀ - czas martwy, opóźnienie odpowiedzi [s]

PID- rzeczywisty

Odpowiedź na skok jednostkowy Charakterystyka amplitudowo - fazowa

Zad. 4. Skomentuj otrzymane wyniki

• Wykres do tab1- - Pomiar właściwości dynamicznych laboratoryjnego modelu pieca

Zaobserwowana charakterystyka informuje o procesie nagrzewania układu regulacji, a także jego chłodzenia.

• Wykres do tab2 - Badanie regulacji dwustanowej

Na charakterystyce dobrze widoczna jest natychmiastowa odpowiedź na załączenie układu. Szybkie dojście i przekroczenie wartości zadanej - przekroczenie jest związane z bezwładnością temperaturową elementu grzewczego. Proces ochładzania dochodzi do wartości poniżej zadanej. Regulatory są w stanie utrzymać daną wielkość fizyczną w danym zakresie z pewnym „wahaniem”, im mniejsze owe „wahanie”, tym precyzyjniej jest układ regulowany. Chłodzenie, a następnie grzanie po pierwszym cyklu, jest załączane cyklicznie, co dobrze widać na wykresie z oscyloskopu.

• Wykres do tab3 - Badanie regulacji temperatury regulatorem PID bez zmiany ustawień fabrycznych jego nastaw.

Z charakterystyki regulacji odczytanej z oscyloskopu można wnioskować, że układ jest rozregulowany.

• Wykres do tab6- Badanie regulacji regulatorem PID z nastawieniami dobranymi metodą „autotunning”.

Zadanie zostało wykonane częściowo, ze względu na ograniczony czas wykonywania ćwiczenia. Z zaobserwowanej charakterystyki można wywnioskować, że regulator PID w owej nastawie dąży do ustawień wartości P,I,D, po przez badanie zachowań układu na podane wartości do uzyskania charakterystyki zbliżonej do charakterystyki idealnej regulatora PID.

Grupa Dziekańska 1 Gdańsk, 19.11.2009r

Inżynieria Biomedyczna

1

---