46. wyjaśnij pojęcia czas zdwojenia i czas wyprzedzenia w regulatorze PID

kp - współczynnik wzmocnienia, podaje przy jakim zakresie zmian sygnału uchybu (który jest sygnałem wejściowym regulatora) jest zachowana proporcjonalność pomi9ędzy wartością sygnału uchybu a wartością sygnału wyjściowego regulatora proporcjonalnego

Ti - czas zdwojenia; określa szybkość zmian sygnału wyjściowego regulatora przy stałej wartości uchybu; jest to czas, po którym sygnał wyjściowy z regulatora PI osiąga dwukrotnie większą wartość (po wymuszeniu skokowym) niż miałoby to miejsce w przypadku regulatora P. liczbowo zaś czas zdwojenia jest równy stałej czasowej całkowania członu całkującego. Oczywiście im mniejsza jest wartość czasu zdwojenia tym intensywniejsze jest całkowanie.

Td - czas wyprzedzenia; określa właściwości członu regulatora różniczkującego. Dodanie do regulatora członu różniczkującego wprowadza do sygnału wyjściowy składnik zależny od szybkości zmian uchybu. Dzięki temu do układu wprowadza się jak gdyby przewidywanie (wyprzedzenie) : jeżeli uchyb narasta i jest coraz większy, regulator wytwarza sygnał przeciwdziałający temu narastaniu wcześniej, niż mogłoby być to zrobione na podstawie tylko aktualnej wartości uchybu.

47. podaj na rysunku odpowiedź regulatora PID przy nastawach Ti=20s Td=0 kp=0,5 oraz przy zakłóceniach e=44%

48. wyjaśnij cel dokonywania identyfikacji obiektu oraz opisz przebieg tego procesu.

Celem identyfikacji obiektu jest ustalenie zależności funkcjonalnych i liczbowych między sygnałem wejściowym a wyjściowym obiektu. Określenie równania różniczkowego wiążącego ze sobą sygnały wejściowe i wyjściowe na pewne standardowe wymuszenie jest jednoznaczne z ustaleniem dynamiki tego obiektu.

49. wyjaśnij zastosowanie kryterium Hurwitza do oceny stabilizacji układu automatyki

stabilność jest cechą, polegającą na powracaniu do stanu równowagi po ustaniu działania zakłócenia, które wytrąciło układ z tego stanu.

Kryterium Hurwitza:

Aby wszystkie pierwiastki równania charakterystycznego

a_nsⁿ+ a_n-1s^n-1+…+a₁s+a₀=0

miały wszystkie części rzeczywiste ujemne, muszą być spełnione warunki:

1. warunek konieczny: wszystkie współczynniki równania istnieją i są większe od zera

a_n,…,a₀ > 0

2. warunek dostateczny: podwyznaczniki Δt od i=2 do i=n-1 wyznacznika głównego Δn są większe od zera

Δo,….,Δ_n-1 > 0

Gdy którykolwiek podwyznacznik lub ze współczynników równania charakterystycznego jest równy bądź mniejszy od zera to układ jest niestabilny, w przeciwnym wypadku układ jest stabilny.

50. narysuj schemat układu sterowania; opisz jego elementy składowe

W - sygnały zadane

X - sygnały sterujące (nastawcze)

Y - sygnały sterowane

Z - sygnały zakłócenia

Każdy układ sterowania składa się z 2 podstawowych członów: sterownika i obiektu sterowania.

Sygnałem wymuszenia może być wprowadzony p[rzez człowieka, przez urządzenie pomiarowe informacji o zaistnieniu pewnego szczególnego stanu obiektu.

W przypadku najprostszym występują po jednym: x,e i y.

51. metody doboru nastaw regulatora PID

najczęściej stosowaną metodą jest reguła Ziglera i Nicholsa

1. należy ustawić regulator tylko na działanie proporcjonalne ( Ti - do nieskończoności, Td-0)

2. należy zwiększać kp, aż do momentu wystąpienia oscylacji niegasnących w układzie (granica stabilności)

3. na taśmie rejestratora należy zmierzyć okres tych oscylacji Tosc, a na skali odczytać krytyczne wzmocnienie proporcjonalne kpkryt przy którym one wygasły

4. zależnie ot typu regulatora , należy przyjąć nastawy

P: kp = 0,5 kpkryt

PI: kp= 0,45 kpkryt Ti = 0,85 Tosc

PID: kp = 0,6 kpkyrt Ti = 0,5 Tosc Td = 0,12 Tosc

52. podaj znane ci rodzaje siłowników i krótko je schakteryzuj

siłownikiem nazywamy element napędowy, służący w układzie regulacji automatycznej do ustawienia położenia zaworów i przepustnic. Aby spełnić to zadanie, elementy wyjścia siłowników wykonują ruch prostolinijny lub kątowy. Ważne są wartości następujących parametru ruchu siłownika: siła/moment, czas przestawienia z jednego do drugiego polożenia skrajnego i wartość skoku.

Rodzaje siłowników:

- pneumatyczny membranowy i tłokowy

- hydrauliczny tłokowy i obrotowy

- elektryczny silnikowy i elektromagnes

Pneumatyczny membranowy:

- o działaniu prostym - ciśnienie sterujące wprowadzone pod górną pokrywą silnika

- o działaniu odwrotnym - sprężyna umieszczona jest za membraną, a ciśnienie sterujące jest podawane pod membraną

Pneumatyczny tłokowy - są wyposażone w ustawniki pozycyjne; zawsze pracują przy podwyższonym ciśnieniu zwykle przy 600 kPa

Elektryczny silnikowy - elementem napędowym jest wirujący silnik elektryczny, najczęściej indukcyjny

Elektromagnetyczny - elementem napędowym jest elektromagnes; stosuje się je do sterowania zaworów o niewielkich średnicach znamionowych oraz dość często jako zawory odcinające.

53. wyjaśnij pojęcia: obiekt statyczny i obiekt astatyczny

54. na czym polega regulacja dwupołożeniowa?

Regulatory 2położeniowe umożliwiają załączenie i wyłączenia dopływu energii lub czynnika do obiektu zależnie od wartości uchybu regulacji.

W najbardziej typowym przypadku zastosowania do regulacji temperatury działanie regulatora idealnego można opisać : jeżeli temp obiektu jest mniejsza od temp zadanej, to regulator załącza obiekt grzejny, w przeciwnym wypadku wyłącza go.

W układzie takim występują regularne oscylacje wokół wartości zadanej

53. na czym polega regulacja 3położeniowa?

W układach regulacji 3położeniowej zadania regulatora spełnia przekaźnik 3położeniowy. Najczęściej stosuje się spolaryzowane przekaźniki elektromechaniczne lub bezstykowe przekaźniki elektroniczne i magnetyczne.

Charakterystyka skokowa:

Istotne znaczenie tych regulatorów polega na możliwości sterowania przez nie zespołów wykonawczych zaopatrzonych w silniki nawrotne. Trzy stany na wyjściu regulatora odpowiadają wówczas ruchowi silnika wykonawczego w jednym kierunku, spoczynkowi i ruchu w drugim kierunku.

Regulator 3położeniowy rozpatrywany łącznie z silnikiem wykonawczym, który jest elementem całkującym, ma własności podstawowe zbliżone do regulatora I. dzięki temu odchylenie statyczne w układzie regulacji 3położeniowej może być bliskie zeru, czego nie można otrzymać w regulacji 2położeniowej.

Przykład: układ stabilizacji temp wody w wannie:

Gdy temp za niska załącza się grzejnik przez przekaźnik , gdy temp za wysoka wówczas drugi przekaźnik powoduje otwieranie zaworu doprowadzającego wodę chłodzącą.

---