C12

LABORATORIUM DYNAMIKI PROCESOWEJ
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA
Ćwiczenie C-12 – Badanie dynamiki układu regulacji automatycznej
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest badanie dynamiki układu regulacji automatycznej temperatury w budynku (dom,
fabryka, itp.) na podstawie wyników przeprowadzonych symulacji numerycznych. Punktem wyjścia jest
konkretny układ fizyczny (obiekt), który należy odwzorować, opracowując model matematyczny obiektu
oraz budując odpowiedni układ modelowy w programie Simulink, stanowiącym moduł pakietu
obliczeniowego MATLAB. Kolejnym krokiem jest przeprowadzenie symulacji numerycznych dynamiki
układu regulacji automatycznej zawierającego jako obiekt regulacji badany obiekt.
Przebieg ćwiczenia:
1. Opracowanie modelu matematycznego obiektu
Pierwszym etapem ćwiczenia jest opracowanie modelu matematycznego obiektu, który będzie
prawidłowo opisywał jego właściwości dynamiczne. W tym celu należy zdefiniować sygnały wejściowe
oraz wyjściowe obiektu, a także równanie bądź równania, które opisują związek między tymi sygnałami.
2. Implementacja modelu matematycznego obiektu w programie Simulink
Następnym etapem ćwiczenia jest implementacja opracowanego w punkcie 1 modelu matematycznego
w programie Simulink. W trakcie tego etapu powstaje układ bloków, opisujący dynamikę badanego
obiektu. Cały obiekt można zdefiniować również jako blok Subsystem, składający się z pojedynczych
bloków opisujących działania matematyczne dokonywane na poszczególnych sygnałach.
3. Zaprojektowanie układu regulacji automatycznej w programie Simulink
W następnym etapie ćwiczenia zostaje zaprojektowany układ regulacji automatycznej dla obiektu
regulacji opracowanego w punktach 1 i 2. Przy użyciu odpowiednich bloków, dostępnych w programie
Simulink, należy utworzyć takie elementy jak regulator (uwzględniając odpowiednie prawo regulacji),
pętlę sprzężenia zwrotnego, urządzenie wykonawcze, urządzenie pomiarowe oraz generatory wartości
zadanej i zakłócenia (jako funkcje czasu), a także elementy umożliwiające obserwację przebiegu
regulacji (blok Scope oraz Display).
4. Badanie dynamiki układu regulacji automatycznej
Ostatnim etapem ćwiczenia jest badanie dynamiki układu regulacji automatycznej na podstawie
wyników symulacji numerycznych. Symulacje mogą obejmować badanie wpływu właściwości
dynamicznych obiektu na dynamikę układu, wpływ prawa regulacji i nastaw regulatora na dynamikę
układu i na jakość regulacji automatycznej, dobór regulatora lub urządzenia wykonawczego, itp.
Szczegóły dotyczące badanego obiektu regulacji oraz zakresu ćwiczenia zostaną przekazane przez
prowadzącego na początku ćwiczenia.
2015
Poniżej przedstawiono przykład opracowania modelu matematycznego badanego obiektu oraz jego
implementacji w programie Simulink:
PRZYKŁAD – MIESZALNIK STATYCZNY
Obiekt: Mieszalnik statyczny mieszający dwa strumienie cieczy o różnych wielkościach masowego
natężenia przepływu F [kg/s] oraz różnych stężeniach C [kg/kg] substancji A.
Opracowanie modelu matematycznego obiektu
Sygnały wejściowe:
F1, C1, F2, C2
Sygnały wyjściowe:
F0, C0
Bilans masy:
F1 + F2 = F 0
Bilans substancji A:
F 1 C1 + F 2 C2 = F 0 C0
Implementacja modelu matematycznego obiektu w programie Simulink
W celu zachowania przejrzystości symulowanego układu, w szczególności, gdy badany obiekt
(mieszalnik statyczny) stanowi tylko część większego układu, np. układu regulacji automatycznej,
obiekt zdefiniowano w postaci bloku Subsystem.
postać uproszczona
postać pełna
Ocena z ćwiczenia
Za całe ćwiczenie można uzyskać maksymalnie 10 punktów:
a) Wynik kolokwium wstępnego (0-2 pkt)
b) Realizacja ćwiczenia w ramach
samodzielnej pracy (0-5 pkt)
c) Odpowiedź ustna na koniec ćwiczenia
(0-3 pkt)
Punkty
9-10 pkt
8-8,5 pkt
7-7,5 pkt
6-6,5 pkt
5-5,5 pkt
0-4,5 pkt
Ocena
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,0
Zakres materiału wymaganego do zaliczenia ćwiczenia
1. Treść wykładu „Dynamika Procesowa” – studia II stopnia, I semestr
2. Wiedza i umiejętności uzyskane podczas realizacji ćwiczeń C9 oraz C10
2015