AUTOM.doc

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ TRANSPORTU

ZAKŁAD STEROWANIA RUCHEM KOLEJOWYM

LABOLATORIUM AUTOMATYKI

Badanie regulatorów dwustawnych

1. Analiza charakterystyk skokowych obiektu regulacji i regulatora. Obiektem regulacji jest

   obiekt inercyjny o zmiennych T i T0, gdzie:

    T – stała czasowa inercji

    T0 – stała opóźnienia

Nastawy zadane przez prowadzącego:

              W powyższym punkcie analizowaliśmy jak zachowa się obiekt przy różnych stałych czasowych, oraz przy zadanym opóźnieniu bądź z jego brakiem. Z wykreślonych charakterystyk możemy zauważyć, że dla różnych zadanych wartości układ zachowuje się inaczej. Przy włączonym opóźnieniu układ zaczyna pracę w tym samym momencie jednak dla różnych stałych czasowych osiąga on różne wartości, w różnych odstępach czasowych. Przy wyłączonym opóźnieniu układ zaczyna pracę w momencie załączenia, co widzimy po natychmiastowym wzroście charakterystyki na wykresie. Brak opóźnienia powoduje najszybsze dojście układu do wartości zadanej, która jest najwyższa z wykreślonych w tym punkcie ćwiczenia.

              Podobnie jak przy załączeniu układu zadane wartości dają nam różne rezultaty tak i przy wyłączeniu układu zobrazują nam różnice w pracy obiektu. W przypadkach, gdy stała czasowa jest równa dwa nie widać większych różnic, niewielka nie symetryczność przy dążeniu układu do zera jest wynikiem wyłączenia układu przy różnych wartościach chwilowych. Świadczy to o braku wpływu opóźnienia na wyłączenie układu. Inaczej sytuacja przedstawia się na w przypadku, gdy stała czasowa jest równa cztery. Po wyłączeniu układ o wiele wolniej dąży do zera. Można, więc stwierdzić, że stała czasowa wpływa zarówno na załączenie jak i na wyłączenie układu.

Wnioski:

·         W zależności do zadanej wartości stałej czasowej układ będzie szybciej bądź wolniej dążył do zadanej wielkości.

·         Układ z opóźnieniem zawsze rozpocznie pracę po upłynięciu ustalonej chwili czasowej od włączenia układu.

·         Wartość stałej czasowej wpływają na czas spadku wielkości mierzonej po wyłączeniu układu

·         Opóźnienie układu nie wpływa znacząco na spadek wielkości mierzonej po wyłączeniu układu

2. Badanie zachowań obiektu przy różnych szerokościach histerezy z tłumieniem lub jego

    brakiem.

Nastawy zadane przez prowadzącego:

              W pierwszych dwóch przypadkach badaliśmy obiekt zadając wartości na różne szerokości histerezy przy braku tłumienia. Porównując otrzymane wykresy możemy zauważyć, że pierwszy przypadek przy N = 0 ma mniejsze opóźnienie, niż gdy wartość        

N = 10. Widzimy również, że w pierwszym przypadku (N = 0) po uzyskaniu wartości maksymalnej oscylacja wokoło wielkości zadanej jest bardziej regularna niż w przypadku drugim. Zmiany szatanów na wyjściu powodowane przez załączenie i wyłączenia regulatora w obu przypadkach są raptowne, co obrazują nam ostre załamania charakterystyki w momencie załączenia i wyłączenia obiektu regulacji. Niesymetryczność sygnałów wejściowych i wyjściowych na załączenie i wyłączenie układu prawdopodobnie jest skutkiem opóźnienia inercyjnego obiektu regulacji.

W obu przypadkach na wejściu układy zachowują się podobnie. Z wykreślonych charakterystyk nie można odczytać znaczących różnic działania układu pomiędzy rozpatrywanymi przypadkami.

              W pozostałych dwóch przypadkach, gdy zadaliśmy tłumienie Xp = 2 mniejsze opóźnienie rozpoczęcia pracy układu uzyskał przypadek drugi, w którym N = 10. Charakterystyka wyjściowa w tym też przypadku jest łagodniejsza, co widać na szczytach amplitudy, które są szersze i bardziej zaokrąglone. W sytuacji, gdy N = 0 zmiany sygnału wyjściowego są wyraźnie szybsze i gwałtowniejsze, jednak oscylacja wkoło wartości zadanej utrzymuje się w takim samym zakresie. Amplitudy oscylacji sygnałów wyjściowych są podobne w obydwu przypadkach wykorzystania tłumienia jednak przypadek, gdy N = 10, a Xp = 2 w pewnym momencie był najbliższy sygnałowi zadanemu. Pomiędzy sygnałami wejściowymi, gdy N = 0 i N = 10 dla Xp = 2 nie ma znaczących różnic. Podobnie jak w poprzednich badaniach gdzie Xp = 0 tutaj również obserwujemy niesymetryczność charakterystyk wyjściowych do wejściowych.

Jednak porównując przypadki gdzie Xp = 0 i Xp = 2 widzimy, że dla Xp = 2 sygnały wejściowe są częstsze, czego następstwem jest bliższa oscylacja sygnału wyjściowego do wartości zadanej.

Wnioski:

·         Bardziej dokładnymi są układy posiadające tłumienie, gdyż ich charakterystyki wyjściowe są bliższe wielkości zadanej

·         Tłumienie wpływa na pracę regulatora w sposób zwiększenia częstotliwości pracy, co obrazują charakterystyki wejściowe

·         Zmiana szerokości histerezy wpływa jedynie na amplitudę sygnału wyjściowego

·         Wszystkie badane układy posiadają opóźnienie

3. Regulacja mocy

Nastawy zadane przez prowadzącego:

              Obserwując wykreślone charakterystyki możemy zauważyć, że wraz ze wzrostem mocy zwiększa się średnia wartość sygnału. Jeśli byśmy teoretycznie ustalili wartość sygnału zadanego to można by powiedzieć, że zwiększając moc przesuwalibyśmy wykresy w górę względem przyjętej wartości.

Z wykreślonych charakterystyk możemy zauważyć, że zmiana mocy wpływa na pracę obiektu. W pierwszym przypadku, gdy moc wynosi P = 0.5 widzimy, że układ bardzo powoli dochodzi do zadanego sygnału, a praca regulatora i obiektu jest ciągła.

W drugim przypadku, gdy moc wynosi P = 0.75 widzimy, że obiekt dość szybko uzyskuje wartość zadaną. W odróżnieniu od pierwszego przypadku praca obiektu jest przerywana, ale równomierna i stabilna, co morze świadczyć  o małym wpływie uchybu.

W ostatnim przypadku P = 1 obiekt najszybciej osiąga wartość zadaną, praca tu również jest przerywana, ale charakterystyka pracy nie jest już tak równomierna jak poprzednio. Morze to świadczyć o zwiększonym wpływie uchybu na pracę układu.

We wszystkich wykreślonych charakterystykach widać opóźnienie pracy układu w stosunku do chwili jego załączenia

Wnioski:

...