Na prawach rękopisu do użytku służbowego NYU ENERGOELERY OLEHN ROŁAEJ Raport serii RAOZANA Nr LABORAORUM OA AUOMAY NRUJA LABORAORYJNA EROANE RAĄ LNA Z YORZYANEM L Mirosław Łukowicz łowa kluczowe: sterowik sekwecyjy regulator silik ROŁA 2015
Regulacja prędkości obrotowej silika za pomocą sterowika programowalego L U215 firmy EMEN 1. Realizacja programowa działaia cyfrowego regulatora o sterowaia prędkością obrotową wirika silika zastosowao fukcję, dostępą w zestawie fukcji programu E7 Microi, służącego do edycji, kompilacji, przesyłaia i testowaia oprogramowaia dla sterowików L 2xx firmy EMEN. Blok realizuje fukcję regulatora dyskretego opisaego rówaiem M e e MX ( e e MX MX 1 e 1 1 (1 M - wartość sterowaia z zakresu 0-1, - wzmocieie człou proporcjoalego, - wzmocieie człou całkującego, - wzmocieie człou różiczkującego, - błąd sterowaia w chwili, e MX 1 - wyjście człou całkującego dla chwili -1. V e M OBE Rys. 1. chemat układu sterowaia z cyfrowym regulatorem. Błąd regulacji (rys. 1wyliczay jest a podstawie astawiaej wartości zadaej dla chwili i wartości sygału wyjściowego obiektu V zgodie ze wzorem e V (2 artość zadaa, procesowa oraz wyjściowa z regulatora, czyli sterowaie, są wielkościami zormalizowaymi z przedziału od 0 do 1. Rówaie (1 moża zapisać, z uwzględieiem czasów zdwojeia i wyprzedzeia, w postaci: M e e MX ( e e 1 (3 - okres próbkowaia [s],
- czas zdwojeia podaway w miutach!!!!!! [mi], - czas wyprzedzeia podaway w miutach!!!!!! [mi]. elekcji typu regulatora dokouje się wpisując odpowiedie wartości astaw zgodie z tablicą 1. ablica 1. elekcja typu regulatora Y REG. >0 max=99999 0 0* >0 0 0* max=99999 >0 >0 >0 0 >0 max=99999 >0 >0 >0 >0 * - we wzorze (3 przyjmuje programowo dla człou całkującego i różiczkującego wartość 1. 2. Normalizacja sygałów procesowych teroway silik zasilay może być apięciem z zakresu od 0 do 24 V, co w przypadku pracy bez obciążeia odpowiada obrotom z przedziału 0 do 3200 obr/mi. oieważ założoo, że obroty dopuszczale ie powiy przekroczyć 1800 obr/mi, wartościom maksymalym zmieych V oraz V rówym 1 odpowiadać będzie właśie ta prędkość kątowa. rzyjęto rówież, że dla zapewieia takich zmia prędkości obrotowej wystarczające będą zmiay apięciowego sygału sterującego w graicach od 0 do 10 V, którym odpowiada stadardowa wartość sygału sterującego M z zakresu od 0 do 1. 3. detyfikacja obiektu o idetyfikacji obiektu sterowaia wykorzystuje się w ćwiczeiu metodę Zieglera- Nicholsa, w której zakłada się, że odpowiedź skokowa obiektu jest typu aperiodyczego. Odpowiedź tę moża aproksymować za pomocą odcika osi t i półprostej arysowaej liią przerywaą a rys. 2. ółprosta ta, mająca achyleie, jest styczą do odpowiedzi skokowej o ajwiększym achyleiu (stycza w pukcie przegięcia. Moża wówczas użyć bardzo prosty model obiektu opisay trasmitacją Y Y L w Y a U Rys. 2. Aproksymacja odpowiedzi skokowej obiektu t Y( s U( s a s sl e (4
a - wzmocieie wyliczae a podstawie zmiay sygału wyjściowego (po ormalizacji, czasu w którym doszło do tej zmiay i zmiay sygału wejściowego obiektu, która posłużyła do idetyfikacji (po ormalizacji, L - opóźieie reakcji obiektu a zmiaę wejściowego sygału idetyfikacyjego. 4. obór okresu próbkowaia Metody praktycze szacowaia wielkości okresu próbkowaia opierają się a aalizie odpowiedzi obiektu regulacji a skok jedostkowy. Na przykład w obiekcie aproksymowaym fukcją (4 okres próbkowaia moża określić zależością mi( 3L, 03 (5 gdzie jest ajwiększą stałą czasową w modelu obiektu, L jest opóźieiem. Jeżeli L jest pomijalie małe, wówczas mi(. 3, 03 (6\ 0 0 gdzie jest ajwiększą, a 0 ajmiejszą stałą czasową w modelu obiektu. 5. obór astaw regulatorów,, yspoując parametrami obiektu a oraz L, moża skorzystać ze wzorów w tablicy 2 do obliczeia astaw regulatorów, oraz. oieważ w meu paelu operatorskiego ależy podawać czasy zdwojeia i wyprzedzeia, wyiki otrzymae z tablicy 2 ależy przeliczyć zgodie z poiższymi wzorami: (7 5.1. rzykładowe obliczeia o prostej idetyfikacji obiektu służy stroa paelu operatorskiego wywoływaa ze stroy główej klawiszem fukcyjym F3 (rys. 2. Uruchomieie tej stroy iicjuje działaie procedury idetyfikacyjej w sterowiku L. rocedura ta polega a podaiu a obiekt apięcia sterującego o wartości 2.125V (sygał zormalizoway o wartości 2125 przez 30s, a astępie skokowej zmiaie do wartości 4V (sygał zormalizoway o wartości 4. ablica 2. Formuły dla obliczeń astaw regulatorów. Y REGULAORA NAAY 1 a L ( 9 5 a 27 2 ( L 5 a( L 5 1. 2 5 a 2 ( L a( L 5 1 la rówaia regulatora w postaci RZ p ( 1 z 1 1 z 6 5 a
o kolejych 30s sygał wejściowy powraca do wartości pierwotej tj. 2.125V yikiem takiej operacji jest aperiodycza zmiaa obrotów wirika z 513 obr/mi (sygał zormalizoway o wartości 285 do 1283 obr/mi (sygał zormalizoway o wartości 71277. Z wykresu wyświetlaego a paelu moża w przybliżeiu odczytać stałą czasową odpowiedzi i a jej podstawie z astępującego wzoru wyliczyć wzmocieie a: Y U Y a (8 U - stała czasowa modelu obiektu [s], - zmiaa prędkości wirika w jedostkach zormalizowaych, - zmiaa sygału sterującego w jedostkach zormalizowaych. Uwaga!!!! ćwiczeiu przyjmuje się, że opóźieie L=5 s. 5.2. omiar prędkości obrotowej wirika omiar prędkości obrotowej wirika silika realizoway jest a podstawie impulsów zliczaych przez szybki liczik H0 sterowika L U215. mpulsy dla liczika są geerowae przez czujik optyczy reagujący a przemieszczające się otwory w brzegu tarczy. oieważ a tarczy są 72 otwory, więc prędkość obrotową moża wyliczyć ze wzoru: 60000 * v [obr/mi] (9 72 * s gdzie jest liczbą zliczoych impulsów w przyjętym okresie próbkowaia wyrażoym w ms. 6. truktura meu paelu operatorskiego MA O27 Meu programu paelu operatorskiego obsługujące sterowaie pracą silika składa się z trzech obrazów (rys. 3. Ze stroy główej moża przejść bezpośredio do stroy idetyfikacji obiektu lub do stroy regulacji, w której moża zadawać okres próbkowaia, O JENOOY F 1 E-F 14 RONA GŁÓNA F 8 E-F 14 REGULAJA OBROÓ E-F 14 F 13 RZEBEG ZAOE Rys. 3. truktura meu programu paelu operatorskiego dla obsługi regulacji obrotów wirika silika. astawy regulatora i wartość zadaą prędkości obrotowej wirika. odatkowo ze stroy
regulacji moża przejść do wykresów czasowych, a której wyświetlae są przebiegi sygału wartości zadaej i wyjściowej z obiektu. owroty do poziomu wyższego meu dokouje się klawiszem fukcyjym E (F14. 7. rogram ćwiczeia ramach ćwiczeia ależy dokoać idetyfikacji obiektu sterowaia, a astępie dobrać odpowiedi okres próbkowaia. Należy zwrócić szczególą uwagę a dobór okresu próbkowaia w zależości od zadaej wartości prędkości obrotowej wirika. obrać odpowiedie astawy regulatorów,,. rzedyskutować zasadość stosowaia (uaktywiaia człou różiczkującego. rzeaalizować wpływ iedokładości pomiaru sygału wyjściowego układu sterowaia a działaie człou różiczkującego regulatora. odatek Błędy pomiaru prędkości obrotowej wirika 8.333E4 BL [%] * akt gdzie vakt jest aktualą prędkością obrotową wirika w obr/mi, s okres próbkowaia w [ms]. Miimaly okres próbkowaia dla zadaych błędów pomiarowych 8.333e4 [ms] v * BL[%] akt