PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA w Chełmie Instytut Nauk Technicznych i Lotnictwa Kierunek: Elektrotechnika III rok VI semestr
LABORATORIUM Z PODSTAW AUTOMATYKI Prowadzący dr Edward Żak
Piotr Dyjak Jarosław Niemiec Katarzyna Kowalczyk		Temat: Badanie układu automatycznej regulacji z cyfrowym regulatorem PID
Data wykonania 29.03.2014	Grupa A Zespół I	Ćwiczenie nr 2	Podpis

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z regulatorem PID oraz zagadnieniami sterownia w pętli

sprzężenia zwrotnego, poznanie metod doboru parametrow regulatora w przypadku braku modelu matematycznego obiektu, poznanie wskaźnikow jakości regulacji a także wpływu wartości poszczegolnych parametrow regulatora PID na wskaźniki regulacji.

Wstęp teoretyczny i opis stanowiska

W opisywanym ćwiczeniu do badania regulatora PID służy stanowiska ze zbiornikiem

cieczy z wypływem swobodnym (rys. 1).

Stanowisko laboratoryjne składa się z:

• obiektu w postaci cylindrycznego zbiornika z cieczą ze swobodnym wypływem cieczy,

• zasobnika cieczy,

• zaworow - swobodnego wypływu cieczy oraz spustowego,

• przetwornika ciśnienia względnego,

• sterowanej pompy cieczy,

• cyfrowego regulatora LUMEL RE 20,

• przetwornika RS 485/RS 232.

Obiekt regulacji (1) - cylindryczny zbiornik cieczy ze stałym wypływem realizowanym przez zawor 2. Wielkością regulowaną jest poziom cieczy w zbiorniku. Zbiornik posiada zamontowaną skalę milimetrową w celu dokładnej obserwacji poziomu cieczy.

Rys.1. Schemat stanowiska

Regulacja w pętli sprzężenia zwrotnego bazuje na sygnale uchybu e(t). Sygnał uchybu jest sygnałem różnicy między sygnałem wartości zadanej x(t) zaś sygnałem wyjściowym obiektu regulacji y(t). Regulator wyznacza sygnał sterujący u(t) w taki sposób aby jego działanie na obiekt regulacji powodował minimalizację sygnału uchybu e(t). Każdy z elementów układu regulacji posiada swoją transmitancję - odpowiednio Gr(s), Go(s) oraz Gp(s).

Rodzaje regulatorów typu PID

• regulator proporcjonalny (P)

G_r(s) = K_p

• regulator proporcjonalno-rożniczkujący (PD)

G_r(s) = K_p(1+sT_d)

• regulator proporcjonalno-całkujący (PI)

G_r(s) = K_p(1+
)

• regulator proporcjonalno-całkująco-rożniczkujący (PID)

G_r(s) = K_p(1+sT_d+
)

gdzie:

Kp - wspołczynnik wzmocnienia regulatora,

TD - stała czasowa rożniczkowania

TI - stałą czasowa całkowania.

Typ regulatora	Wartości nastaw
		Kp	TI	TD
P	0,5 Kpr	-	-
PI	0,45 Kpr	Tosc /1,2	-
PID	0,6 Kpr	Tosc /2	Tosc /8
PD	0,45 Kpr	-	Tosc /8

K_pr = 1,8

T_oscyl = 4s

Obliczenia:

G_r(s) = K_p = 0,9s

G_r(s) = K_p(1+sT_d) = 0,81*(1 + 1,5) = 2,025s

G_r(s) = K_p(1+
) = 0,81*(1,1) = 0,891s

G_r(s) = K_p(1+sT_d+
) = 1,08*(1 + 1,5 + 0,1) = 2,808s

Wnioski.

Z powodu awarii sprzętu laboratoryjnego ćwiczenie zostało wykonane teoretycznie. Z powodu braku odpowiednich odczytów przyjęte zostały wartości poglądowe i na ich podstawie wykonane zostały obliczenia.

---