podczas regulacji

LABORATORIUM AUTOMATYKI I DYNAMIKI PROCESOWEJ
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA
Ćwiczenie C-3 – Regulacja dwupołożeniowa
Sygnał wyjściowy regulatorów stosowanych w układach regulacji dwupołożeniowej
(dwustawnej) może przyjmować jedynie dwie wartości np. 0 i 220 V, co odpowiada stanom włączenia
i wyłączenia urządzenia wykonawczego. Zaletą regulatorów dwustawnych jest prosta budowa oraz
związana z tym niezawodność i niska cena, zaś wadą - występowanie oscylacji wielkości regulowanej
wokół wartości zadanej. Regulatory dwustawne mogą być stosowane w układach, w których
występują odpływy strumieni ciepła lub masy np. w postaci strat. Najczęściej regulatory dwustawne
są stosowane w układach regulacji stałowartościowej w celu utrzymywania stałej temperatury obiektu
regulacji, którym może być dla przykładu piec elektryczny, żelazko lub lodówka.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem regulatora dwustawnego i zbadanie
dynamiki układu regulacji dwustawnej na przykładzie stałowartościowej regulacji temperatury w piecu
elektrycznym.
Opis ćwiczenia
W układzie doświadczalnym do regulacji temperatury pieca P zastosowano regulator
dwustawny RD. Przepływ prądu przez grzałkę G jest włączony gdy temperatura pieca T1 jest niższa
od temperatury zadanej TZ i wyłączony - gdy temperatura pieca T1 jest wyższa od temperatury
zadanej TZ.
Początkowo temperatura pieca P mierzona termometrem T1 jest niższa od temperatury TZ,
regulator RD włącza więc przepływ prądu przez grzałkę G. Piec nagrzewa się do momentu, gdy
temperatura T1 osiągnie wartość zadaną TZ. Wówczas regulator wyłącza przepływ prądu przez
grzałkę G, ale przez pewien czas temperatura T1 nadal rośnie. Następnie piec stygnie, ponieważ
poprzez ścianki oddaje ciepło do otoczenia. Gdy temperatura T1 obniży się poniżej wartości TZ,
wówczas regulator RD ponownie załącza przepływ prądu przez grzałkę G. Chwilowe wartości
temperatury T1 rejestrowane są przez komputer K i przedstawiane w postaci wykresu w zależności od
czasu.
Typowy przebieg zmienności w czasie wielkości regulowanej podczas regulacji dwustawnej
przedstawiono na poniższym rysunku.
Podczas wykonywania ćwiczenia należy notować zmiany natężenia prądu elektrycznego
płynącego przez grzałkę oraz obserwować zmiany temperatury w piecu w czasie w procesie regulacji
stałowartościowej temperatury.
Po wykonaniu ćwiczenia w sprawozdaniu należy:
 narysować zmienność w czasie temperatury pieca T1 i natężenia prądu elektrycznego A
przepływającego przez grzałkę,
 wyznaczyć średnią temperaturę pieca całkową dla przedziału czasowego, w którym praca
układu była cykliczna,
 na podstawie wykresu przebiegu zmienności w czasie wielkości regulowanej wyznaczyć czas
opóźnienia układu oraz stałą czasowa obiektu regulacji,
 przeprowadzić dyskusję dotyczącą obserwowanych przebiegów regulacji oraz wpływu
wielkości obiektu regulacji.
Zakres wiedzy wymaganej do zaliczenia kolokwium końcowego:
1. Regulacja automatyczna i struktury układów regulacji.
2. Regulatory dwu- i trójstawne, zasada ich działania.
3. Własności statyczne i dynamiczne układów sterowania i regulacji.
4. Własności dynamiczne obiektów regulacji.
Literatura zalecana:
1. Chorowski B., Werszko M., "Mechaniczne urządzenia automatyki", WNT 1990.
2. Kostro J., "Elementy, urządzenia i układy automatyki", WSiP 1983
2015