WSM WYDZIAŁ MECHANICZNY	L A BO R A T O R I U M AUTOMATYKI OKRĘTOWEJ				Nazwisko i imię
W SZCZECINIE	Nr ćw. 16	Temat ćwiczenia REGULACJA KASKADOWA			Ireneusz Hofman Paweł Tyza Rok akad. 2002/03
Data wyk. ćwicz.	Data odd. spr.		Ocena	Podpis wyk.	Rok studiów IV M A

1. W jakich sytuacjach stosujemy układy regulacji kaskadowej?

Układy regulacji kaskadowej stosowane są w przypadku regulacji procesów o złożonych właściwościach dynamicznych. Występują tu opóźnienia, duże inercyjności i nieliniowości części obiektu (przykładowo: zaworu).

Układ regulacji kaskadowej można zastosować wówczas, gdy w regulowanym procesie daje się wyróżnić pewna wielkość pomocnicza, której opóźnienia w stosunku do sygnałów zakłócających są znacznie mniejsze niż opóźnienia głównej wielkości regulowanej.

Ogólnie idea regulacji kaskadowej polega na wyszukaniu wielkości pomocniczej, szybciej reagującej na zakłócenia niż główna wielkość regulowana i pozwalającej dzięki temu szybciej wytworzyć odpowiednie sygnały kompensujące wpływ tych zakłóceń.

2. Przykładowy układ regulacji lepkości paliwa i jego schemat blokowy.

Rys. Schemat układu regulacji kaskadowe lepkości paliwa.

Rys. Schemat blokowy układu regulacji kaskadowej.

3. Schemat blokowy i transmitancja modelu układu regulacji kaskadowej na podstawie ćwiczeń laboratoryjnych.

P PI

4. Metody doboru nastaw regulatorów, na podstawie ćwiczeń laboratoryjnych.

Podczas ćwiczenia laboratoryjnego wykorzystywaliśmy jako model układ oraz jego transmitancję zamieszczoną powyżej. Dodatkową pomocą był komputer wraz z algorytmem służącym do wykonywania obliczeń.

Układ regulacji kaskadowej podzielono na dwa obiekty: obiekt z regulatorem P i obiekt z regulatorem PI.

Na podstawie charakterystyk skokowych obiektów wyznaczaliśmy stałą opóźnienie „τ”, stała czasowa „T” oraz wzmocnienie „k”.

Najpierw określa się nastawy regulatora w obwodzie pomocniczym, traktowanym jako układ regulacji stałowartościowej. Następnie traktując obwód pomocniczy jako część układu głównego dobraliśmy nastawy regulatora głównego.

Przeprowadzono identyfikacje skokiem jednostkowym:

x

∆x

t

y

0,95

∆y

τ T t

0,8 5,2

τ= 0,8 -opóżnienie

T= 5,2 - stała czasowa

X= 20% tr = min.

x=1 Δy=0.95

K=
=0.95

Obliczam wzmocnienie regulatora typu P:

Kr= 0.7/Ko*To/T

K₂ = 0.7*5,2/1*0.8 = 4,55

K2=4,55

Identyfikacja całego obiektu z regulatorem:

1

0.82

∆y

τ T 11 t

2,8 8,2

przebieg charakterystyki regulatora przy nastawach:

T = 8,2

τ = 2,8

sposób doboru nastawy regulatora PI.

x=1 Δy=0.82

x=20% tr = min.

Kr = 0,7/K*τ/T=2,5

K₁=2,5

Tc = To+0.3*T Tc = 2,8 + 0.3*8,2 = 5,26

regulator pomocniczy

regulator główny

y

1.75

1

0.75

9 18 27 36 t

Wynik - dojście do stanu ustalonego trwa ponad 30 sekund, występuje zbyt duże przeregulowanie, przebieg regulacji jest niezadowalający.

Aby zmniejszyć przeregulowanie zmniejszamy wzmocnienie:

K1=1.25

Tc = 5.26

K2 = 4.55

regulator pomocniczy

regulator główny

y

1

9 18 27 36 t

Wynik - wyraźnie widać, że zmniejszenie wzmocnienia wpłynęło na układ, znacznie szybciej doszedł on do stabilizacji ok. 10 -12 sekund.

1

Yzad.

Paliwo

Rp

Rg

Yzad.

Pomoc.

Paliwo

Para

MASTER

(PI)

SLAVE

(P)

e1

yp

(-)

ez

(-)

Rg

Rp

G1(s)

G2(s)

y

yo

yp

(-)

(+)

(-)

K1(1+1/sTc)

K2

(1+sT3) (1+sT4) (1+sT5)

(1+sT1) (1+sT2)

1

1

---