Zespół Placówek Kształcenia Zawodowego w Nowym Sączu

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

INSTRUKCJA Regulacja PID, badanie stabilności układów automatyki

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

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

1. Regulatory ciągłe liniowe.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

Wzmacniacze różnicowe

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

Laboratorium z podstaw automatyki

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WZMACNIACZ ODWRACAJĄCY.

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

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA AUTOMATYKI I ELEKTRONIKI. Badanie układu regulacji dwustawnej

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

PODSTAWY AUTOMATYKI IV. URZĄDZENIA GRZEJNE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

Regulacja dwupołożeniowa.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ćwiczenie 16. Temat: Wzmacniacz w układzie Darlingtona. Cel ćwiczenia

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

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

Aplikacja Pakiet do symulacji i optymalizacji układów regulacji (SIMO) napisana jest w języku Microsoft Visual C#.

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

UWAGA. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: Program i przebieg ćwiczenia:

Wprowadzenie do programu MultiSIM

Automatyka i sterowanie w gazownictwie. Regulatory w układach regulacji

Ćwiczenie 3 Badanie obwodów prądu stałego

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

Ćwiczenie - 9. Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie nieliniowe

Pomiary napięć i prądów zmiennych

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki. Badanie silników skokowych. Temat ćwiczenia:

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Ćwiczenie 4 - Badanie charakterystyk skokowych regulatora PID.

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Wydział Elektryczny. Katedra Automatyki i Elektroniki. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu:

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

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. Łączniki prądu przemiennego.

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI I INTERWAŁU CZASU

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

Laboratorium Metod i Algorytmów Sterowania Cyfrowego

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

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

POLITECHNIKA POZNAŃSKA KATEDRA STEROWANIA I INŻYNIERII SYSTEMÓW

1 Ćwiczenia wprowadzające

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Układy czasowe

Ćwiczenie 14. Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnego kolektora. Cel ćwiczenia

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

11. Dobór rodzaju, algorytmu i nastaw regulatora

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

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

Politechnika Białostocka

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki. Badanie układu regulacji poziomu cieczy

Przetwarzanie AC i CA

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Praktyka inżynierska korzystamy z tego co mamy. regulator. zespół wykonawczy. obiekt (model) Konfiguracja regulatora

Automatyka i sterowania

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

Opis modułu kształcenia Automatyka przemysłowa

Wzmacniacze operacyjne

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie transoptora

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia

Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Przetwarzanie A/C i C/A

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 11

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Ćwiczenie 21 Temat: Komparatory ze wzmacniaczem operacyjnym. Przerzutnik Schmitta i komparator okienkowy Cel ćwiczenia

Systemy i architektura komputerów

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

WIECZOROWE STUDIA ZAWODOWE LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym (2 h)

Automatyka i robotyka

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

Sprzęt i architektura komputerów

Transkrypt:

Zespół Placówek Kształcenia Zawodowego w Nowym Sączu Laboratorium układów automatyki Temat ćwiczenia: Optymalizacja regulatora na podstawie krytycznego nastawienia regulatora wg Zieglera i Nicholsa. Symbol Klasa : 1. 2. Nazwisko i imię Ocena sprawozdania Zaliczenie Data wykonania ćwiczenia: Grupa laboratoryjna: 1. Cel ćwiczenia: Optymalizowanie parametrów nastawczych regulatora P, PI, PID w układzie regulacji z obiektem wyższego rzędu. Wykorzystanie metody Zieglera Nicholsa do optymalizacji parametrów nastawczych regulatorów. 2. Program ćwiczenia. a) przygotowanie stanowiska laboratoryjnego do wykonania poszczególnych ćwiczeń: - przygotowanie panelu dydaktycznego PID BOARD, - przygotowanie przewodów łączeniowych, - przygotowanie oscyloskopów i multimetrów b) wykonanie właściwych pomiarów obiektu regulacji I bez opóźnienia i z opóźnieniem - wykonanie połączeń zgodnych ze schematem pomiarowym, - odrysowanie oscylogramów, - odpowiedz na pytania znajdujące się we wnioskach. - wykonanie sprawozdania z wykonanego ćwiczenia 1

Optymalizacja regulatora na podstawie krytycznego nastawienia regulatora wg Zieglera i Nicholsa. 1. Wprowadzenie. Metoda nastaw regulatora PID według Zigera Nicholsa polega na określeniu pewnych parametrów układu automatycznej regulacji, które można w prosty sposób wyznaczyć doświadczalnie. Pełna znajomość modelu obiektu nie jest potrzebna. Metoda ta, nazywana również metodą opartą na wskaźnikach wzmocnienia krytycznego, opiera się na znajomości parametrów układu znajdującego się na granicy stabilności. Parametry te są wyznaczane w następujący sposób: w układzie zamkniętym z regulatorem typu P zwiększa się współczynnik K p dopóki w odpowiedzi skokowej nie zaobserwuje się drgań niegasnących. W takim stanie należy zanotować wartość wzmocnienia krytycznego regulatora K p = K r oraz zmierzyć okres drgań krytycznych T kr. Metoda optymalizacji wg Zieglera i Nacholsa wyjaśniona zostanie na przykładzie symulowanego obiektu regulacji z pięcioma połączonymi jedna opcja za druga stałymi czasowymi. I.G. Ziegler i N.B. Nichols znaleźli metodę do optymalizacji dla przypadku, gdy w obwodzie regulacyjnym nie da się zmierzyć odpowiedzi skokowej. Wyszli oni z założenia: 1. że obwód regulacyjny jest kompletny, 2. że obiekt regulacyjny wyższego rzędu może charakteryzować się zachowaniem P-T 1 -T x 3. że regulator może być użyty jako regulator P, 4. że obwód regulacyjny może pracować na granicy stabilności. Obiekt regulacji z zachowaniem P-T1-Tx występuje np. wtedy, gdy istnieje nominalny czas opóźnienia, dla pomiarów realizowanie jest przez to pięć członów P-T1 ze zróżnicowanymi stałymi czasowymi. Doprowadzanie obwodu regulacyjnego do granicy stabilności oznacza, że wzmocnienie regulatora P w takim stopniu zostaje podwyższone, aż obwód regulacyjny wykonuje stabilne drgania własne i tym samym pracuje jako oscylator. Obiekt regulacji składa się z członu P-T 3, do którego podłączone są jeszcze dwa człony P-T 1. oba mają stałą czasową T~ 0.05s: wtyczka na 0.01s a potencjometr w pozycji pośredniej. Terowanie programowe trzeba nastawić dla wszystkich pomiarów na długość cyklu T=50ms. 2

Rys. 2 Układ pomiarowy do optymalizacji nastaw regulatora. 2 Pomiary do optymalizacji. Szereg pomiarowy 1: Parametry obiektu regulacji. Proszę zbudować kompletny obwód regulacyjny. Jako regulator posłuży nam najpierw regulator P z małym wzmocnieniem np. z K P = 5. Wybieramy wartość żądaną U w = 4V. Za pomocą oscyloskopu odczytujemy przebiegi U w i U x. Podwyższać współczynnik proporcjonalności K P regulatora P tak, aż wyraźnie będzie można rozpoznać, że obwód regulacyjny wykonuje stabilne drgania własne. Wtedy nastawione zostało krytyczne wzmocnienie regulatora K Pk. Proszę ustalić długość cyklu T k tych drgań własnych i nanieść obie wartości do tabeli 1. Tabela 2 zawiera obliczenia Zieglera i Nicholsa dla poszczególnych typów regulatorów. Proszę obliczyć wartości regulatora i wpisać bezpośrednio do tabeli. Proszę zwrócić uwagę przy sterowaniu czy wtyczka RESET i gniazdka SINGLE są otwarte!! 3

Szereg pomiarowy 2: Optymalizacja regulatora. Dla wszystkich pomiarów długości cyklu sterowania programowego wynosi T= 50ms. Wartości regulatora należy tak nastawić, że wykraczają one poza zakres tablicy PID, należy przekręcić nastawnik do oporu. Pomiar nr 1 (regulator P): Kompletny obwód regulacyjny zbudowany jest wraz z regulatorem P. Nastawić na regulatorze współczynnik przenoszenia, który został obliczony w tabeli 2. Zmierzyć i zarejestrować odpowiedź skokową U w i U x = f(t) (Oscylogram 1). Pomiar nr 2 (regulator PI): powtórzyć pomiar nr 1 dla regulatora PI (Oscylogram 2). Pomiar nr 3 (regulator PID): powtórzyć pomiar nr 1 dla regulatora PID (Oscylogram 3). Proszę zwrócić uwagę przy sterowaniu czy wtyczka RESET jest włożona a gniazdka SINGLE są otwarte!! 3. Wyniki pomiaru: pomiary do optymalizacji. Szereg pomiarowy 1: parametry obiektu regulacji. Tabela 1. Krytyczne wzmocnienie regulatora Długość cyklu drgań K Pk = T k = Tabela 2. Wartość regulatorów wg Zieglera i Nicholsa. Typ regulatora K P Czas cofania T n Parametr nastawny regulatora Regulator P K P = 0.5 x K Pk xxxx xxxx K P = K P = 0.45 x K Pk T n =0.85 x T k K Regulator PI P = T I = T n / K p xxxx T n = T I = Regulator PID K P = 0.6 x K Pk K P = T n =0.85 x T k T I = T n / K p T n = T I = T v =0.12 x T k T D = T v x K p T v = T D = 4

Szereg pomiarowy 2: Optymalizacja regulatora Pomiar nr 1: Regulator P Wielkość prowadząca U w : 1V / dz Wielkość prowadząca U x : 1V / dz t: 10ms / dz Oscylogram 1. Optymalizacja regulatora Pomiar nr 2: Regulator PI Wielkość prowadząca U w : 1V / dz Wielkość prowadząca U x : 1V / dz t: 10ms / dz Oscylogram 2. 5

Optymalizacja regulatora Pomiar nr 3: Regulator PID Wielkość prowadząca U w : 1V / dz Wielkość prowadząca U x : 1V / dz t: 10ms / dz Oscylogram 3. 4. Ocena pomiaru: pomiary związane z optymalizacją. Pytanie 1: Rozplanowaliśmy wstępnie regulator PID wg tabeli 2. Proszę opisać zachowanie obwodu regulacyjnego. Spróbować optymalizować nadal regulator: krótki czas regulacji, mała oscylacja odpowiedzi skokowej. Proszę opisać czy jest to możliwe, a jeżeli tak to należy podać nowe wartości. Pytanie2: Proszę zbilansować: W jaki sposób otrzymaliśmy optymalny regulator dla danego obiektu regulacji. 6