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 K_p, współczynnikiem wypełnienia T_d 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.

---