RODZAJE REGULATORÓW:

- regulator bezpośredniego działania - nie korzysta z energii pomocniczej

- korzystające z energii pomocniczej: (elektryczne, hydrauliczne, pneumatyczne)

Ze względu na postać sygnału wyjściowego Reg:

a) z sygnałem wyjściowym nieciągłym: (dwustawne, impulsowe)

b) regulatory z sygnałem wyjściowym ciągłym: (elektryczne - analogowe i cyfrowe, pneumatyczne, hydrauliczne)

W zależności od kształtowania sygnału wyjściowego:

- P - proporcjonalne

- PI - proporcjonalne-całkowe

- PID - prop-cał-różniczkowe lub prop-różn

c) grupa pośrednia między ciągłym a nieciągłym (krokowe, trójstawne z korekcją)

d) regulatory cyfrowe

Reg. uniwersalne i specjalistyczne

Regulator PID - najbardziej uniwersalny typ regulatora, dający przy odpowiednim zakresie zmian nastaw możliwości dostosowania się do wymagań różnych obiektów. Powstaje przez dołączenie do regulatora typu PI elementu różniczkującego (el. typu D).

RYS 1

Schemat blokowy: (brak)

Schemat Reg. typu PID jako układ połączonych równolegle podstawowych elementów, realizujących działanie P,I,D. Taki Reg. ma strukturę równoległą, która daje możliwość niezależnego nastawienia wartości wszystkich współczynników (Kp, Ti, Td).

Różniczkowaniu poddawany uchyb, czyli różnica między wartością zadaną a wartością sygnału wyjściowego z obiektu.

RYS 2

Odpowiedź skokowa reg. z nieidealnym członem różniczkującym: (brak)

Wzór podaje zależność między układem wyjściowym reg. a uchybam:

y(t)=Kp(ε+1/Ti
ε(τ)dτ+Td dε/dt)

oraz transmitancję operatorową:

G(s)=Kp(1+ 1/Tis +Tds) ε(s)

Element różniczkujący zwiększa moduł transmitancji regulatora przy większych częstotliwościach, element idealny. Zwiększa moduł nieograniczenie. Zbyt duży moduł przy dużych częstotliwościach powoduje zakłócenia. Zakłócenia te mogą być wprowadzane na wejście reg. torem sygnału pomiarowego. Reg. dobrej klasy ze zmodyfikowanym elementem różn. ma transmitancję: G(s)=Kp(1+ 1/Tis + Tds/Ts+1)

RYS 3

Charakterystyka modułu idealnego reg. prop-cał-różn:(brak)

RYS 4

Schemat blokowy reg prop-cał-różń z dodatnim i ujemnym sprzężeniem zwrotnym:(brak)

Stosuje je się w automatyzacji procesów przemysłowych, chem, spożywczych, energetycznych.Wzmacniacz objęty sprzężeniem zwrotnym ujemnym staje się elementem typu PID, a wzmacniacz objęty sprzężeniem inercyjnym dodatnim - element typu PI. Łącznie przy odpowiednim doborze parametrów ukł. Przedstawionego na schemacie, otrzymujemy reg typu PID: G(s)-A/k1 (T2/T2-T1)(1+ 1/T2As +T1/A s)

RYS 5

Schemat blokowy reg prop-cał-różn, w którym różniczkowaniu podlega tylko wielkość mierzona x: (brak)

Jest tu różniczkowany sygnał wyjściowy z obiektu. Gdy wartość zadana nie jest zmierzona, wówczas różniczkowanie sygnału wyjściowego z obiektu jest równoważne różniczkowaniu uchybu. W innym wypadku element różniczkujący ma wpływ na wartość sygnału wyjściowego reg (zachowuje się jak reg typu PI).BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA SIŁOWNIKÓW MEMBRANOWYCH (pneumatyczne):

Siłownik membranowy ze sprężyną: najbardziej rozpowszechniony w układach regulacji, pod wzgl dynamicznym przedstawia człon oscylacyjny. W ich konstrukcji dąży się do uzyskania wysokiej częstotliwości drgań własnych f(f>20-15Hz)

f=1/2π
(c-sztywność sprężyny, m-masa el ruchomych)

W stanach ustalonych zależność między sygnałem wejściowym ciśń pn a przesunięciem u trzpienia siłownika jest proporcjonalna.

Rozwiązania konstrukcyjne siłowników: a) siłownik prosty - sprężone powietrze doprowadzane jest nad membranę, przy wartości ciśń… Budowa: (obudowa membrany, membrana, sztywnik membrany, sprężyna, trzpień, śruba do nastawiania wstępnego nacisku sprężyny, jarzmo siłownika).

RYS 6. (brak)

b) siłownik odwrócony, budowa: (kołpak, śruba do nastawiania wstępnego nacisku sprężyny, pochwa sprężyny, sprężyna, obudowa membrany, membrana, sztywnik membrany, trzpień i jego dławica).

RYS 7 (brak)

Powietrze doprowadzane pod membranę. Przemieszczanie w dół przy spadku ciśń. Przesunięcie trzpienia u w s. nieobciążonym wynika z równowagi sił wytwarzanych przez ciśń pu i ugiętą sprężynę. Dopuszczalna niejednorodność między sygnałem pu a przesunięciem u umożliwia obciążenie s ze sprężyny do 20% siły ΔFmax = (pumax-pumin)A (A-powierzchnia czynna membrany)

c) s. z ustawnikiem pozycyjnym, budowa: (mieszek, przysłona, wzmacniacz mocy, membrana, sprężyna). Ustawnik stanowi wzmacniacz pneumatyczny ze sprzężeniem zwrotnym, który zapewnia jednoznaczność między sygnałem sterującym pu a przesunięciem u. Umożliwia on także podwyższenie ciśń. Pu, które może być wyższe od ciśń zasilania regulatora po. Ustawnik zapewnia możliwość zmiany zakresu proporcjonalności urz reg. Umożliwiają sterowanie sygnałem pu z jednego reg kilkoma s. Jest ciśń kaskadowe. Po wzmocnieniu tego ciśń we wzmacniaczu mocy otrzymuje się sygnał pu. Ciśń pu osiąga taką wartość przy której przesunięciu u przez sprężynę wywołuję siłę równoważną siłą mieszka. W zależności od siły tarcia i innych sił zewn działających na nastawnik, ciśń pu wywołuje różnicę ciśń pu.Siłownik membranowy bezsprężynowy - budowa: (membrana, wloty powietrza, trzpień bezsprężynowy).

RYS 8 (brak)

ΔFmax
100% Siłownik bezspręzynowy z wyjątkiem s. dwustronnych ma zawsze ustawnik pozycyjny. Ruch powrotny uzyskuje się odprowadzając w komorze pod membraną ciśnienie podparcia pp, które ma wartość stałą utrzymaną przez reduktor ciśn. Ciśń zastawnika pozycyjnego pu dpoływa do górnej komory s. Siła użyteczna na trzpieniu: ΔF=(pu-pp)A. Siły bezspręzynowe mogą wytwarzać siły użyteczne ΔF od 3-5 większe niż siły ze sprężyną. Wadą sił bezsprężynowych jest ograniczenie przesunięcia trzpienia s do 12-100 [mm], zależnie od czynnej powierzchni membrany A. Membrany workowe - ich zastosowanie - uzyskanie większych przesunięć trzpienia przy małych powierzchniach.

Siłownik ……………….. - zapewniają duże przemieszczenie tłoczyska (do ok. 1000[mm]) są: jednostronnego działania (przy mniejszych siłach) ze sprężyną powrotną, dwustronnego działania (siła do ok. 25000[N]).

Pneumatyczne s. tłokowe mają dość mierne właściwości dynamiczne z powodu dużych obj cylindrów. Pod względem dynamicznym łącznie z ustawnikiem przedstawiają one człon.Niekiedy są zaopatrzone w hamulce unieruchamiające tłoczysko w pozycji, w której znajduje się ono w chwili zaniku ciśń po.

Siłowniki elektryczne - buduje się w dwóch odmianach 1 silnikowe - elementem napędowym jest wirujący silnik elektryczny , o dłużej prędkości kątowej , małym momencie

2 elektromagnetyczne - stosowane do sterowania zaworów jest tam przepływ prądu przez elektromagnes ruch jego rdzenia do góry -otwarcie zaworu . Po wyłączeniu prądu zasilającego elektromagnes zawór zamyka sprężynaSilniki.elekt..silnikowe-wykonywane jako -korbowe- silnik przez przekładnie zębatą obraca korbę liniowe- prędkość silnika redukowana przez ........zębatą i zamienia w ruch prostoliniwoey topienia przy pomocy ....śrubowej . W siłownikach silniki pracuja systemem załączony wyłączony prędkośc kątowa jest taka sama , kierunek ruchu zależy od tego która z dwóch par styków służąca do załączania silnika zoztanie zwarta . Dodatkowe wyposażenie s. Elektrycznych stanowią wyłączniki kranicowe (wyłączaja silniki zanim zostanie on zachamowany ) oraz urządzenia do sygnalizacj położenia , potencjometry

Siłowniki Hydrauliczne - we wszystkich typach siłowników jako źródło siły uzyskuje się ciśnienie statyczne cieczy .W hydraulicznych urządzeniach automatycznej regulacj stosowane są najczęściej :- 1-membranowe 2-tłokoweSiłowniki tłokowe dają ruch prostoliniowy lub obrotowy ( wahadłowy) Tso=TskSiłowniki z ruchem prostoliniowym :1- jednostronnego działania -ciecz o ciśnieniu roboczym dopływa tylko do jednej strony cylindra. Ruch powrotny w tych s uzyskuje się wpływem ciśnienia podparcia. 2- dwustronnego działania siła F jest równa F=A1p1-A2p2

A1A2-powierzchnie czynne tłoka .p1p2 - ciśnienie styczne na odpływie i odpływie

3- s. Korbowy dwustronnego działania - moment s korbowego jest zmienny (100-70 %) Moment minimalny występuje w końcowych położeniach tłoka. Stopień uzyskania siły

Fmax zależy od typu wzmocnienia hydraulicznego i rodzaju obciążenia .

W Siłownikach hydraulicznych stosowane są także ustawniki precyzyjne- umożliwiają sterowanie samym sygnałem ciśnienia w kilku siłownikach oraz stosować wyższe ciśnienie cieczy wpływającej do cylindra siłownikami, ciśnienia sygnału przez ustawniki precyzyjne w siłownikach tłokowych hydraulicznych mają podobną konstrukcję do ustawników w s tłokowych pneumatycznych Ustawnik -zasada działania - ciśnienie sygnały wejściowego przekazywane jest do komory mieszkiem . Zmiany tego ciśnienia powodują przesuniecie trzpienia a profilowanymi rowkami . Wywołuje to zmiany ciśnienia działającego na suwak , suwak steruje przepływem oleju do s dwustronnego działania . Ustawnik z s. stanowią układ ze sprężeniem ze sprężeniem zwrotnym. Siłowniki korbowe - nadają się do napędów zaworów i przepustnic obrotowych . Sposób wyznaczenia poszukiwanej charakterystyki zaworu przy znanej charakterystyce obiektu rysunek (brak)

Z dowolnie wybranego punktu A na charakterystykę ........ obiektu należy poprowadzić prostą poziomą do punktu B i pionową , na tej ostatniej leży punkt D poszukiwanej charakterystyki . Powtarzając opisaną konstrukcje graficzną uzyskuje się charakterystykę nastawnika Q=fqch która kompensuje nieliniowość charakterystyki obiektu

Przetworniki pneumatyczne sygnałów pośrednich (siła, przesuniecie, prąd) składają się z 1- zespołu przetwarzającego to z reguły wzmacniacz pneumatyczny typu dysza - przesłona , działa na zasadzie działania kompensacji sił lub przesunięć 2- wzmacniacze mocy mogą być lub nie budowane jako membranowe mieszkowe z ciągłym . mogą być zatem mieszkowe przez siły -membranowe p. siły -mieszkowy p. przesunięcia oparty na zasadzie kompensacji przesunięć -pneumatyczny p. natężenia prądu elektrycznego przetważ unormowany sygnał elektryczny na unormowany sygnał pneumatyczny - przesunięciowy p. natężenie prądu elektrycznego przetwarza sygnał prądowy na przesuniecie

Pneumatyczne p. pomiarowe - A) p. ciśnienie i różnicy ciśnień - przetwarzają ciś na sygnał pneumatyczny o zakresie 20 - 100 kPa W zależności od rodzaju i zakresu przetworzonych ciśnień : -p. ciś absolutnego - p. pomiarowe podciśnienie - p. wysokich ciśnień składa się z czujnika w postaci rurki Bourdona 1 przetwornika pośredniego otwierającego na zasadzie kompensacji sił . Sygnałem wyjściowym jest proporcjonalna do mierzonego ciśnienia . Siła jest przetwarzana w p. pośrednim na sygnał pneumatyczny w postaci ciśnienia wejściowego pm Zakres mierzonych ciśnień zależy od sztywności rurki Bourdona i czynnej powierzchni mieszka sprzężenia zwrotnego p. niskich ciśnień i różnicy ciśnień rysunek (brak)

B) p. temperatury - p. z czujnikami elektrycznymi (termoelement, ternistory) Metoda bezpośrednia polega na usunięciu wody z ciała i na oddzielnym pomiarze wody i suchej masy . Najczęściej jest stosowana metoda suszarkowa polegająca na ogrzewaniu w suszarce próbki wilgotnego materiału aż zostanie z niego usunięta cała niezwiązana chemicznie woda . Suszenie odbywa się w temp. 105 - 130 C W metodach pośrednich wyznacza się jako wielkość pomiarową pewną wielkość fizyczną dla której znana jest jej zależność od wilgotności . Najczęściej stosuje się metody elektryczne , które pozwalają na szybki i w razie potrzeby ciągły pomiar z dostateczna dokładnością . Wykorzystuje się tu zjawisko że właściwości fizyczne wody lub roztworów wodnych różnią się znacznie od właściwości pozostałych ciał . Jako wielkości pomiarowe okazały się przydatne : sporność elektryczna i stała di elektryczna Metody chemiczne : reakcja jodu w obecności wody reakcja wody węglikiem wapnia . Metody psychometru, higrometru, punktu rosy transmitancją operatorową G(s) elementu lub układu nazywamy stosunek transformaty wielkości wyjściowej Y(s) do transformaty wielkości wejściowej X(s) przy zerowych warunkach początkowych G(s)=Y(s)/X(s)Reguła doświadczalnego nastawienia regulatorów (Zieglera i Nicholsa) Prowadzą do uzyskania przebiegów przejściowych z przeregulowaniem ok. 20% i min czasu regulacji:1.Zwiększać wzocnienie proporcji kp regulatora aż do wystąpienia oscylacji nie gasnący aż z układem 2. Na taśmie rejestratora zmierzyć okres tych oscylacj Tosc a na skali regulatora odczytać krytyczne wzmocnienie proprcj (kp) kr przy którym one wystąpiły 3. Zależnie od typu regulatora przyjąć nastawy dla regulatora . Mostek Wheatsone'a - pomiaru dokonuje siędoprowadzając układ równowagi (Ig=0) wartości rezystancji Rx=R2 * R3/R4 rysunek (brak) Rx- rezystancja mierzona R2,R3,R4- rezystancja po ramion mostka

Zakres pomiaru ustala się przez odpowiedni dobór stosunku R3/R4 . Stosunek ten powinien być tak dobrany , aby liczbe czynnych dekad opornika R2 zapewniała odczyt jego rezystancji wystarczając dla założonej dokładności pomiaru rozdzielczości . W mostkach dokładnych równowagi osiąga się przez nastawienie odpowiednie opornika R2 przy stałych wartościach oporników R3,R4. W mostkach technicznych o ..... ślizgowym , równowagę ściąga się przez zmianę stosunku rezystancji oporników R3,R$ którymi są odcinki.Jeżeli mostek zostanie zrównoważony dla pewnej wartości Rx i wyniku tego prąd gałęzi galwanometru Ig=0 , to zmiana wartości Rx o ΔRx spowoduje rozstrojenie równowagi , w wyniku czego przez galwanometr płynie prąd Ig. Ig=F(Rx) .Mostek ma zastosowanie między innymi przy pomiarach temperatury za pomocą oporników termometrycznych , w termometrii oporowej. Oporowy czynnik temperatury - Zasada działania czynników rezystancii polega na na wykorzystaniu zmienności rezystancji czynnego elementu czujnika pod wpływem temp . Większość metali wykazuje wzrost rezystancji ze wzrostem temp . Półprzewodnik i materjał izolacyjne wykazują zmniejszenie rezystancji przy wzroście temp. Mogą być - 1- czujniki rezystancji metalowe rezystancja wzrasta ze wzrostem temp; na czujnik termometryczne stosuje się najczęściej platynę nikiel miedź rysunek (brak)

Zależności względna rezystancji Rt/Ro czujnika rezystorowego w funkcji temp T dla różnych materjałów czujnika Rt- rezys. Czujnika w temp t Ro- rezys czujnika w temp to=0 st C

Główna wadą termometrów rezys. Jest konieczność stosowania dodatkowych urządzeń pomiarowych i zewn. źródeł zasilania , duże ich wymiany umożliwiają pomiar temp małych przedmiaotów lub przestrzeni,

2- czujnik rezyst. Półprzewodnikowe (ternistory) ternistory to półprzewodniki stałe o dużym i przeważnie ujemnym cieplnym współczynniku zmiany rezystancji możliwość uzyskania dużych czułości pomiaru stosowany do pomiaru temp w dużych odległościach od przyrządu pomiarowego. 3- rezyst . czujnik termometryczne w układach do pomiaru temp, pomiar temperatury za pomocą czujnika rezystancji można przeprowadzić przy użyciu każdego układu przeznaczonego do pomiaru rezystancji . Najcześciej stosuje się metodę mostkową , mostkiem Wheaatstone'aZe względu na właściwości dynamiczne wyróżnia się regulatory typu:

- P - proporcjonalne

- PD - proporcjonalno-różniczkujące

- PI - proporcjonalno-całkujące

- PID - proporcjonalno-całkująco-różniczkujące

Wybór określonego typu regulatora jest uwarunkowany przede wszystkim:

1)Statycznymi i dynamicznymi właściwościami obiektu.

2)Charakterem przebiegu zakłóceń

3)Wymaganiami dotyczącymi dobroci regulacji (przeregulowanie, czas regulacji itp.)

Właściwości dynamiczne toru wielkość nastawiana - wielkość regulowana można przykładowo określić granicznym współczynnikiem wzmocnienia i częstotliwością drgań rezonansowych układu przy regulacji obiektu z zastosowaniem regulatora typu P.

1)Im graniczny współczynnik wzmocnienia jest mniejszy, tym obiekt jest trudniejszy do regulacji, tzn.

2)Tym mniejszy jest współczynnik wzmocnienia regulatora typu P przy którym uzyskuje się pożądane tłumienie procesu przejściowego, przejściowego tym samym większy jest ustalony uchyb regulacji;

3)Uzyskanie mniejszego uchybu ustalonego wymaga zastosowania regulatora o bardziej złożonym prawie regulacji np. typu PI, PID.Im częstotliwość drgań rezonansowych jest mniejsza, tym obiekt jest trudniejszy do realizacji, tzn.

1)Tym dłuższy jest czas trwania stanu nieustalonego nieustalonego w układzie z regulatorem typu P;2)Uzyskanie krótszego czasu trwania stanu nieustalonego wymaga zastosowania regulatora o bardziej złożonym prawie regulacji.

Zwiększenie amplitudy i częstotliwości zakłóceń periodycznych lub amplitudy i prędkości narastania zakłóceń aperiodycznych utrudnia proces regulacji.

Regulator typu P nadaje się do stosowania przede wszystkim tam, gdzie oscylacje wielkości nastawnych i regulowanych są niepożądane ze względów technologicznych, np. przy regulacji poziomu i ciśnienia w zbiornikach buforowych.Regulator typu PI stosuje się wtedy, gdy wzmocnienie w układzie z regulatorem typu P jest niewystarczające do uzyskania żądanej dobroci regulacji w zakresie mniejszych częstotliwości, a szczególnie w stanie nieustalonym.Regulator PD stosuje się wtedy, gdy wzmocnienie w układzie z regulatorem typu P jest wystarczające do uzyskania żądanej dobroci regulacji w zakresie małych częstotliwości i w stanie ustalonym, lecz czas trwania procesu regulacji przy zakłóceniach aperiodycznych jest zbyt długi lub pasmo regulacji jest zbyt małe.Regulator typu PID stosuje się wtedy, gdy wzmocnienie w układzie z regulatorem jest niewystarczające do uzyskania żądanego tłumienia zakłóceń zakłóceń zakresie małych częstotliwości a częstotliwość rezonansowa jest za mała, aby uzyskać żądaną prędkość regulacji. W przypadku regulacji wielkości silnie zakłócanych szumami (strumień, poziom) nie zaleca się stosowania regulatora typu PID lub PD, ze względu na możliwość wzmocnienia tych szumów.Dla niektórych obiektów jest niedopuszczalne wystąpienie ustalonego uchybu (np. układy śledzące); wyklucza to zastosowanie do takich obiektów regulatorów typu P oraz PD. W obiektach wielopojemnościowych (o wielu stałych czasowych) najtrudniejsze do regulacji są takie, które mają jednakowe lub zbliżone wartościami stałe czasowe. Im bardziej różnią się od siebie stałe czasowe obiektu wielopojemnościowego, tym łatwiejsza jest jego regulacja.Jeśli stałe czasowe mają wartości zbliżone do siebie, to osiągnięcie wystarczająco dużej wartości współczynnika wzmocnienia w układzie z regulatorem typu P jest niemożliwe. Gdy natomiast dominuje jedna stała czasowa o dużej wartości, to możliwe jest uzyskanie zadowalających właściwości dynamicznych, tzn. dużej wartości współczynnika wzmocnienia przy tłumieniu połówkowym. Regulatory typu P najczęściej są stosowane do regulacji poziomu i ciśnienia (dominacja dużych pojemności np. zbiornika).Zastosowanie regulatora typu PI sprawia, że pożądane tłumienie połówkowe uzyskuje się przy mniejszych wartościach wzmocnienia, niż w przypadku stosowania regulatora typu P. Regulator typu PI jest stosunkowo łatwy do strojenia. Zmniejszenie czasu całkowania powoduje zwiększenie okresu drgań tłumionych (regulacja staje się wolniejsza).Stosunkowo najlepsze rezultaty można uzyskać przez zastosowanie do tego rodzaju obiektów regulatorów typu PID, pod warunkiem prawidłowej nastawy czasów całkowania i różniczkowania. Regulacja z zastosowaniem regulatora typu PID jest znacznie bardziej czuła na złe nastawy, niż to występuje przy złych nastawach regulatora typu PI. Z tego powodu regulator typu PID należy stosować tylko w uzasadnionych przypadkach. Przy zmniejszeniu stałych całkowania i różniczkowania okres drgań tłumionych zwiększa się, a współczynnik wzmocnienia maleje. Spośród regulatorów o działaniu ciągłym najczęściej są stosowane regulatory typu PI. W przemyśle bardzo rozpowszechnione jest stosowanie regulatorów dwupołożeniowych, szczególnie do regulacji:

1)Ciśnienia i poziomu w zbiornikach wyrównawczych w buforowych

2)Wilgotności

3)Składu chemicznego w kolumnach destylacyjnych

4)Napięcia generatorów elektrycznych (regulator Tirrilla)

DOBÓR NASTAWY REGULATORÓW:

Na rys. 6.12 przedstawiono schemat blokowy układu, dla którego będą określone optymalne nastawy regulatorów. Nastawy regulatora określa się dla zmiany skokowej zakłócenia z(t) wchodzącego na wejście obiektu. Na rys 6.13 przedstawiono przebiegi sygnału regulowanego x(t) dla dwóch przypadków: układu bez regulatora 1 i układu z regulatorem 2.

Rys. 6.12. schemat blokowy układu, dla którego określa się optymalne nastawy regulatorów regulatorów-regulator

Rys. 6.13. Przebieg sygnału regulowanego x(t) dla skokowej zmiany zakłócenia z(t) (1- w układzie bez regulatora, 2- w układzie z regulatorem)

Następnym etapem po wyborze, dla określonego obiektu, typu regulatora (P, PI, PD lub PID) jest określenie wartości wielkości charakteryzujących regulator, czyli jego nastaw. W przypadku regulatora typu PID należy określić:

1)Współczynnik wzmocnienia K_R

2)Czas zdwojenia (całkowania) T_i .

3)Czas wyprzedzania (różniczkowania) T_d

Rys. 6.14. Kryteria optymalności nastaw regulatorów a) przebieg aperiodyczny z czasem minimalnym regulacji t_r b) przebieg oscylacyjny z przeregulowaniem 20% i czasem minimalnym t1 (x=0,2); c) przebieg oscylacyjny z wartością minimalną całki kwadratu

uchybu

Dobór nastawy regulatora stanowi jeden z etapów kształtowania właściwości dynamicznych układów regulacji automatycznej. Jedną z możliwości jest określanie nastaw regulatorów według cech przebiegu uchybu ε(t) , przy założeniu skoku zakłócania z(t) na wejściu obiektu (rys 6.14.) Cechy przebiegu uchybu mogą być określone przez czas regulacji t_r , uchyb dynamiczny ε₁ przeregulowanie χ, uchyb ustalony. Wymagania stawiane układom regulacji automatycznej mogą być różnorodne.

WPŁYW NASTAW PID NA PARAMETRY ODPOWIEDŹ CZASOWYCH REGULATORÓW:

Parametrów (nastaw) powinien umożliwiać dostrajanie regulatorów do wymagań różnych obiektów. W produkowanych obecnie regulatorach uniwersalnych stosowane są najczęściej następujące zakresy zmian poszczególnych parametrów:

Zakresu proporcjonalności x_p=(1/K_p)* 100 w granicach 3-400%

Czasu zdwojenia T_i w granicach 3s-30min

Czasu wyprzedzenia T_d w granicach 0-15min

Rys 12.13. Zestawienie charakterystyk podstawowych typów regulatorów. Linią przerywaną pokazano zmiany charakterystyk przy stosowaniu nieidealnych elementów różniczkujących różniczkujących całkujących.Uwaga: charakterystyki amplitudowe w skali logarytmicznej.

Charakterystykę amplitudową regulatora PID z zaznaczonymi wartościami nastaw pokazano na rys. 12.10. Jak widać zwiększanie czasu zdwojenia T_i będzie powodowało, że wpływ całkowania będzie się uwidaczniał przy mniejszych częstotliwościach, czyli po dłuższym czasie. Zwiększenie czasu wyprzedzenia T_d również powoduje zmniejszenie częstotliwości, przy których wpływ różniczkowania staje się widoczny. W takim przypadku oznacza to jednak zwiększanie wpływu elementów różniczkującego (odwrotnie niż dla elementu całkującego - dlaczego?). Obserwacje te są oczywiście zgodne z wnioskami, jakie można wyprowadzić na podstawie podawanych wcześniej zależności (transmitacji).

Przebieg charakterystyki amplitudowej oraz jej asymptoty przedstawiona na rys 12.10. Asymptoty charakterystyk amplitudowych są często stosowane zamiast charakterystyk dokładnych, ponieważ są łatwe do wykreślenia. Potrzebna jest do tego znajomość jedyni parametrów transmitancji, a dla zastosowań praktycznych są wystarczająco dokładne. Zestawienie asymptotycznych charakterystyk amplitudowych, odpowiedzi skokowych oraz transmitancji podstawowych omawianych regulatorów, podano na rys. 12.13.

12.8. Dodatkowe wyposażenie regulatorów:

Udoskonalenie regulatorów następuje dwiema drogami: przede wszystkim poprawiana jest dokładność realizacji transmitancji, porównywania wartości zadanej z wartością rzeczywistą, nastawiania i stabilizacji wartości zadanej. Wprowadzane jest także wyposażenie usprawniające realizację niektórych funkcji lub umożliwiające wykonywanie nowych funkcji.

Jak powiedziano w p. 12.1 przy przełączaniu rodzaju pracy regulatora sygnał sterujący obiektem nie powinien ulegać zmianie. Przełączanie odbywa się wówczas bez wprowadzenia dodatkowych zakłóceń do układu regulacji i dlatego jest nazywane bezzakłóceniowym. W starych typach regulatorów do spełnienia tego warunku trzeba było przed przełączeniem wyrównać poziomy sygnałów regulatora i nadajnika sterowania ręcznego. Obecnie w większości regulatorów przełączanie rodzaju pracy może być wykonywane bez żadnych czynności przygotowawczych; równość obu sygnałów jest zapewniona dzięki odpowiedniej budowie regulatora. Przyjrzyjmy się bliżej stosowanym rozwiązaniom tego zagadnienia.

Przy przełączaniu z pracy automatycznej na pracę ręczną, jeżeli przełączanie ma się odbywać bez żadnych wstępnych manipulacji, musi być zapewniona stała zgodność sygnału wyjściowego nadajnika sterowania ręcznego z sygnałem wyjściowym regulatora.

Stosowane są do uzyskania tego celu dwa rozwiązania. W rozwiązaniu przedstawionym na rys. 12.14a nadajnik sterowania ręcznego i regulator mają wspólny…..

Ilustracja metod pomiaru wilgotności powietrza

Psychrometru - wyznacza się na podstawie tzw. Efektu psychometrycznego polegającego na obniżeniu temperatury czujnika termometru wilgotnego w wyniku parowania wilgoci.

Metoda punktu rosy - polega na pomiarze tzw. Temp. Punktu rosy, czyli temperatury w której rozpoczyna się proces kondensacji z powietrza na gładkiej powierzchni.

Higrometr włosowy - oparte na własnościach włosów polegających na zmianie ich długości pod wpływem wilgotności powietrza

Zależność oporu elektrycznego od zawartości wilgoci:

Czujnik wilgotnościomierzy konduktometrycznych stanowią zazwyczaj dwie elektrody. Opór czynnika zależy nie tylko od wilgotności materiału, ale i od szeregu innych parametrów takich jak: temperatura,, struktura materiału, gęstość nasypowa, skład chemiczny itp. Dlatego też krzywe zależności oporu od wilgotności dla różnych materiałów nie pokrywają się i dla każdego materiału należy wykreślić krzywą wzorcową lub korzystać z tablic przeliczeniowych.

Temp. Suchego termometru

Krzywa nasycenia

Temp.wilgotnego termometru tw

Temp rosy tr

y=const

φ<0,1

Rx

10

5

0

Mała zawart wilgoci Duża zawartość wilgoci

2 30 60

x[%]

---