Regulator P (proporcjonalny)

Podobne dokumenty
Regulatory o działaniu ciągłym P, I, PI, PD, PID

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

Automatyzacja. Ćwiczenie 9. Transformata Laplace a sygnałów w układach automatycznej regulacji

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

SIMATIC S Regulator PID w sterowaniu procesami. dr inż. Damian Cetnarowicz. Plan wykładu. I n t e l i g e n t n e s y s t e m y z e

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia VI Dobór nastaw regulatora typu PID metodą Zieglera-Nicholsa.

1. Regulatory ciągłe liniowe.

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Dobór regulatorów. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - Jakość układu regulacji. Dobór nastaw regulatorów PID. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Dobór parametrów regulatora - symulacja komputerowa. Najprostszy układ automatycznej regulacji można przedstawić za pomocą

Podstawy Automatyki. Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

Obiekt. Obiekt sterowania obiekt, który realizuje proces (zaplanowany).

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym: - układ regulacji kaskadowej - układ regulacji stosunku

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

Ćw. S-III.4 ELEMENTY ANALIZY I SYNTEZY UAR (Dobór nastaw regulatora)

PODSTAWY AUTOMATYKI I MIERNICTWA PRZEMYSŁOWEGO Laboratorium 3 Regulatory PID i ich strojenie, Regulacja dwupołożeniowa

UWAGA 2. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: (dotyczy symulacji i pomiarów rzeczywistych)

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

PRZEMYSŁOWE UKŁADY STEROWANIA PID. Wykład 5 i 6. Michał Grochowski, dr inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Dla naszego obiektu ciągłego: przy czasie próbkowania T p =2.

Dobór typu regulatora i jego nastaw w procesie syntezy układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Robotyki

Automatyka i robotyka

Ćwiczenie PA5. Badanie serwomechanizmu połoŝenia z regulatorem PID

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

PAiTM. materiały uzupełniające do ćwiczeń Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych studia inżynierskie prowadzący: mgr inż.

Podział regulatorów: I. Regulatory elektroniczne: II. Regulatory bezpośredniego działania: III. Regulatory dwustawne i trójstawne:

Badanie wpływu parametrów korektora na własności dynamiczne układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Automatyzacji

Prowadzący(a) Grupa Zespół data ćwiczenia Lp. Nazwisko i imię Ocena LABORATORIUM 4. PODSTAW 5. AUTOMATYKI

Automatyka w inżynierii środowiska. Wykład 1

Cel ćwiczenia: Podstawy teoretyczne:

7.2.2 Zadania rozwiązane

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

Laboratorium z podstaw automatyki

Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

Podstawy automatyki i robotyki AREW001 Wykład 2 Układy regulacji i regulatory

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

Ćwiczenie PA6. Badanie działania regulatora PID zaimplementowanego w sterowniku S firmy Siemens

4. Właściwości eksploatacyjne układów regulacji Wprowadzenie. Hs () Ys () Ws () Es () Go () s. Vs ()

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ. T I - czas zdwojenia (całkowania) T D - czas wyprzedzenia (różniczkowania) K p współczynnik wzmocnienia

Transmitancje układów ciągłych

Regulator PID w sterownikach programowalnych GE Fanuc

LAB-EL LB-760A: regulacja PID i procedura samostrojenia

Inżynieria Systemów Dynamicznych (5)

LABORATORIUM URZĄDZEŃ I UKŁADÓW AUTOMATYKI

Regulatory wykonywane są z zaworami zamykanymi lub otwieranymi przy wzroście temperatury. Pozycja temperatury może być ukośna, pozioma lub pionowa.

układu otwartego na płaszczyźnie zmiennej zespolonej. Sformułowane przez Nyquista kryterium stabilności przedstawia się następująco:

Laboratorium z podstaw automatyki

Wzmacniacze, wzmacniacze operacyjne

Wykład 1. Standardowe algorytmy regulacji i sterowania

UKŁADY AUTOMATYCZNEJ REGULACJI MATERIAŁY POMOCNICZE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Procedura modelowania matematycznego

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

Rozdział 22 Regulacja PID ogólnego przeznaczenia

A-2. Filtry bierne. wersja

Automatyka i robotyka

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

Podstawy Automatyki. wykład 1 ( ) mgr inż. Łukasz Dworzak. Politechnika Wrocławska. Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji (I-24)

Inteligentnych Systemów Sterowania

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Korekcja układów regulacji

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

WZMACNIACZ OPERACYJNY. Podstawowe właściwości wzmacniaczy operacyjnych. Rodzaj wzmacniacza Rezystancja wejściowa Rezystancja wyjściowa

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Podstawowe człony dynamiczne

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

2. Wyznaczenie parametrów dynamicznych obiektu na podstawie odpowiedzi na skok jednostkowy, przy wykorzystaniu metody Küpfmüllera.

Automatyka i sterowania

Regulacja prędkości posuwu belki na prowadnicach pionowych przy wykorzystaniu sterownika Versa Max

Dobór nastaw regulatora

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

Laboratorium elementów automatyki i pomiarów w technologii chemicznej

K p. K o G o (s) METODY DOBORU NASTAW Metoda linii pierwiastkowych Metody analityczne Metoda linii pierwiastkowych

Plan wykładu. Własności statyczne i dynamiczne elementów automatyki:

Ćwiczenie nr 3 Układy sterowania w torze otwartym i zamkniętym

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Sterowanie w programie ADAMS regulator PID. Przemysław Sperzyński

4. UKŁADY II RZĘDU. STABILNOŚĆ. Podstawowe wzory. Układ II rzędu ze sprzężeniem zwrotnym Standardowy schemat. Transmitancja układu zamkniętego

ANALIZA ZMIAN SYGNAŁU UCHYBU DLA ALGORYTMÓW STEROWANIA REGULATORA P, PI I PID ZAIMPLEMENTOWANYCH W BIOMECHATRONICZNEJ PLATFORMIE MOBILNEJ LEGO

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 7. Badanie jakości regulacji dwupołożeniowej.

1. Transformata Laplace a przypomnienie

PODSTAWY AUTOMATYKI. Analiza w dziedzinie czasu i częstotliwości dla elementarnych obiektów automatyki.

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z AUTOMATYKI I ROBOTYKI Ćwiczenie nr 4. Badanie jakości regulacji dwupołożeniowej.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Podstawy inżynierii sterowania Ćwiczenia laboratoryjne

Ćwiczenie 6 - Bezpośrednie sterowanie cyfrowe

Sterowanie silnikami, robotem.

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Badanie kaskadowego układu regulacji na przykładzie serwomechanizmu

REGULATOR PI W SIŁOWNIKU 2XI

Transkrypt:

Regulator P (proporcjonalny) Regulator P (Proportional Controller) składa się z jednego członu typu P (proporcjonalnego), którego transmitancję określa wzmocnienie: W regulatorze tym sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do wejściowego. Na podstawie sygnału podawanego na wejście regulatora, wytwarza on proporcjonalny sygnał sterujący, przy czym celem jest utrzymanie wartości wyjściowej układu na pewnym z góry zadanym poziomie, który jest zwany wartością zadaną (dąŝenie do eliminacji uchybu regulacji). Układy regulacji z regulatorem typu P charakteryzują się niezerowym uchybem ustalonym w przypadku, gdy transmitancja zastępcza układu posiada jedynie bieguny niezerowe - tym większym im większe jest wzmocnienie regulatora. Wartość niezerowego uchybu jest opisana wzorem: gdzie: Ko - wzmocnienie obiektu regulacji, B - wartość skoku sygnału zadanego lub zakłócenia (wówczas B = A*Ko), Kp - wzmocnienie regulatora Regulatory proporcjonalne są najprostszymi w działaniu regulatorami. Sygnał wyjściowy z regulatora jest wzmocnioną wartością odchyłki regulacji. Regulatory P wzmacniają odchyłkę regulacji ze współczynnikiem proporcjonalności Kpr. Im większa zostanie wybrana wartość współczynnika Kpr, tym dokładniej pracuje układ regulacji, ale tym bardziej skłonny jest do pracy niestabilnej. zst.gdz.mj@gmail.com Strona 1 z 6

Regulator P jest najczęsciej uŝywany w prostych układach regulacji z obiektami o średniej wartości inercji, nieduŝym opóźnieniu i stałym obciąŝeniu (stałej wartości sygnału zakłócenia). Odpowiedź na skok jednostkowy Charakterystyka amplitudowo - fazowa Regulator I (całkujący) Regulator I umoŝliwia realizację regulacji astatycznej. Z obiektami astatycznymi moŝe tworzyć niestabilne układy regulacji. MoŜe być stosowany głównie w obiektach statycznych charakteryzujących się powolnymi zmianami obciąŝenia. Odpowiedź na skok jednostkowy Charakterystyka amplitudowo - fazowa Regulator PI (proporcjonalno - całkujący). Regulator PI (Proportional-Integral Controller) - w automatyce, regulator składający się z członu proporcjonalnego P o wzmocnieniu Kp oraz całkującego I o czasie całkowania Ti. Transmitancję regulatora PI określa się wzorem: Regulatory typu PI pozwalają na eliminację wolnozmiennych zakłóceń, co przekłada się na zerowy uchyb ustalony, niemoŝliwy do osiągnięcia w regulatorach typu P lub typu PD. zst.gdz.mj@gmail.com Strona 2 z 6

Jeśli sterowanie całkujące dodawane jest do regulatora, wówczas tak długo jak długo występuje sygnał uchybu podawane jest sterowanie w celu wyeliminowania tego uchybu. Regulator proporcjonalno - całkujący charakteryzuje się tym, Ŝe jego sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do sumy sygnału wejściowego i całki sygnału wejściowego. Jedna część odpowiedzi skokowej regulatora PI jest proporcjonalna (P) do odchyłki regulacji, zaś druga jest całką (I) z odchyłki regulacji po czasie. Innymi słowy regulatory PI wzmacniają i całkują odchyłkę regulacji. Regulator PI stosuje się w przypadku szybkich zmian wartości wielkości zadającej (zmian wartości zadanej), a więc przy regulacji nadąŝnej. Regulator PI w stanie ustalonym sprowadza uchyb regulacji do zera. Im jest większe wzmocnienie Kp oraz krótszy czas całkowania Ti, tym szybciej działa regulator, przy jednoczesnym zbliŝeniu się do granicy stabilności. Objawia się to skłonnością do oscylacji. Odpowiedź na skok jednostkowy Charakterystyka amplitudowo - fazowa Regulator PD (proporcjonalno - róŝniczkujący) Regulator PD (Proportional-Derivative Controller) - w automatyce, regulator składający się z członu proporcjonalnego P o wzmocnieniu Kp oraz róŝniczkującego D (fizycznie nierealizowalnego) o czasie róŝniczkowania Td. Transmitancję idealnego regulatora PD określa się wzorem: Działanie członu róŝniczkującego przeciwdziała szybkim zmianom sygnału błędu, co wpływa stabilizująco na działanie układu regulacji. Pozwala to w pewnej mierze na zwiększenie intensywności działania pozostałych parametrów regulatora. Regulatory typu PD dają niezerowy uchyb ustalony - tym większy im większe jest wzmocnienie regulatora. Wartość niezerowego uchybu jest opisana wzorem: zst.gdz.mj@gmail.com Strona 3 z 6

gdzie: Ko - wzmocnienie obiektu regulacji, B - wartość skoku sygnału zadanego lub zakłócenia (wówczas B = A*Ko), Kp - wzmocnienie regulatora. Sterowanie róŝniczkujące dodane do regulatora proporcjonalnego powoduje, Ŝe regulator ma większą wraŝliwość. Zaletą uŝycia sterowania róŝniczkującego jest to, Ŝe reaguje ono na przyrost zmian uchybu wykonawczego i wyznacza odpowiednią poprawkę na sterowanie, która zabezpiecza przed powstaniem zbyt duŝej amplitudy oscylacji sygnału wykonawczego uchybu. PoniewaŜ sterowanie róŝniczkujące reaguje na prędkość zmian uchybu wykonawczego, a nie na sam uchyb, więc sterowanie róŝniczkujące nigdy nie występuje samodzielnie w układach sterowania. Jest ono zawsze uŝywane w kombinacji ze sterowaniem proporcjonalnym lub proporcjonalno - całkującym. Regulator PID (proporcjonalno - całkująco - róŝniczkujący) Regulator PID (Proportional-Integral-Derivative Controller - regulator proporcjonalnocałkująco-róŝniczkujący) - w automatyce, regulator składający się z członu proporcjonalnego P o wzmocnieniu kp, całkującego I o czasie zdwojenia Ti oraz róŝniczkującego D o czasie wyprzedzenia Td. Jego celem jest utrzymanie wartości wyjściowej na określonym poziomie, zwanym wartością zadaną. Regulatora PID uŝywa się np. do sterowania temperaturą procesu, w tym wypadku działa on jak bardzo dokładny termostat. MoŜe równieŝ sterować ciśnieniem, natęŝeniem przepływu, składem chemicznym, siłą, prędkością i innymi sygnałami. Regulatory znajdują zastosowanie w przemyśle samochodowym, w tym przypadku zst.gdz.mj@gmail.com Strona 4 z 6

ich zadaniem jest utrzymywanie stałej prędkości samochodu bez względu na warunki jazdy (tzw. tempomat). Regulator realizuje algorytm: Transmitancja operatorowa idealnego regulatora PID: Idealne róŝniczkowanie jest nierealizowalne fizycznie. Transmitancja operatorowa rzeczywistego regulatora PID: gdzie: kp - współczynnik wzmocnienia Ti - czas zdwojenia Td - czas wyprzedzenia s - zmienna zespolona w przekształceniu Laplace'a Kd - stała róŝniczkowania Aby z regulatora PID zrobić regulator: - P (proporcjonalny), naleŝy ustawić Ti = - PD (proporcjonalno-róŝniczkujący), naleŝy ustawić Ti = - PI (proporcjonalno-całkujący), naleŝy ustawić Td = 0 Regulator proporcjonalno - całkująco - róŝniczkujące są regulatorami uniwersalnymi - wzmacniają, całkują i róŝniczkują odchyłkę regulacji. Sygnał wyjściowy regulatora PID jest proporcjonalny do sumy sygnału wejściowego, jego całki oraz jego pochodnej. Jedna część odpowiedzi skokowej regulatora PID jest proporcjonalna (P) do odchyłki regulacji, druga (I) jest całką z odchyłki regulacji, trzecia (D) - pochodną z odchyłki regulacji względem czasu. Regulator PID stosuje się zazwyczaj do obiektów poddawanych wpływom zakłóceń o duŝych i gwałtownych zmianach. Regulator ten stosuje się w przypadku gdy mamy do czynienia ze stałą wartości wielkości zadającej - a więc w układach regulacji stałowartościowej, np. układach regulacji temperatury. zst.gdz.mj@gmail.com Strona 5 z 6

Regulator PID umoŝliwia stosowanie krótszych czasów zdwojenia Ti niŝ regulator PI, bez obawy powstania oscylacji w układzie zamkniętym, a więc prędzej likwiduje wpływy zakłóceń o wartościach ustalonych. Odpowiedź na skok jednostkowy Charakterystyka amplitudowo - fazowa Zebrał i opracował: mgr inŝ. Marcin Jabłoński Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu Bibliografia: 1 - www.wazniak.mimuw.edu.pl 2 - www.wikipedia.com 3 - Mechatronika - podręcznik dla uczniów szkół średnich i zawodowych szkół technicznych pod kierunkiem prof. dr inŝ. Dietmara Schmida, REA, Warszawa 2002 4 - Zenon Jędrzykiewicz Teoria sterowania układów jednowymiarowych, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo - Dydaktyczne, Kraków 2002 zst.gdz.mj@gmail.com Strona 6 z 6