Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Transkrypt
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Przemysłowe układy sterowania PID Dobór nastaw regulatorów PID Pytania i zadania do zajęć laboratoryjnych 2 Opracowanie: Robert Piotrowski, dr inż. Piotr Hirsch, mgr inż. Maciej Huzarek, mgr inż. Pytania sprawdzające 1. Z jakich czterech głównych elementów składa się układ regulacji? Podaj ich przykłady, które można spotkać w praktyce przemysłowej. 2. Jakie cztery główne wielkości można wyróżnić w układzie regulacji? Podaj ich przykłady, które można spotkać w praktyce przemysłowej. 3. Wyjaśnij różnicę miedzy obiektem statycznym i astatycznym. Podaj po jednym przykładzie takiego obiektu. 4. Na jakie trzy grupy dzielą się metody doboru nastaw regulatora PID? Krótko scharakteryzuj każdą z nich. 5. Jakie znasz przykłady inżynierskich metod doboru nastaw regulatora PID? Krótko scharakteryzuj jedną z nich. 6. Wymień najważniejsze zalety metod inżynierskich w strojeniu regulatorów PID. 7. Jak można określić jakość regulacji zapewnianą przez strojenie regulatora PID metodami inżynierskimi? 8. Jakie widzisz ograniczenia w stosowaniu drugiej metody Zieglera-Nicholsa? 2 UWAGA: Dla obu zadań, układy projektujemy w środowisku Matlab w bibliotece Simulink. Projektując regulator PID wykorzystujemy blok PID Controller. Zadanie 1 [8 pkt.] Dany jest następujący układ regulacji: Yzad (s) E (s) Gr(s) Gob(s) Y (s) – Rys. 1. Schemat układu regulacji gdzie: G ob s 2 – transmitancja operatorowa obiektu regulacji, 8 s 12 s 2 6 s 1 3 1 G r s k p 1 s T d – transmitancja operatorowa regulatora. s Ti NALEŻY: 1. Wyznaczyć analitycznie nastawy regulatora PID wykorzystując pierwszą metodę Zieglera-Nicholsa. 2. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartościami nastaw obliczonymi w pkt. 1. 3. Zinterpretować wyniki uzyskane w pkt. 2. 4. Wyznaczyć analitycznie nastawy regulatora PID wykorzystując metodę CohenaCoona. 5. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartościami nastaw obliczonymi w pkt. 4. 6. Zinterpretować wyniki uzyskane w pkt. 5 i porównać z wynikami z pkt. 2. 3 Zadanie 2 [12 pkt.] Dany jest następujący układ regulacji: Yzad (s) E (s) Gr(s) Gob(s) Y (s) – Rys. 2. Schemat układu regulacji gdzie: G ob s 1 – transmitancja operatorowa obiektu regulacji, 2 s 10 s 2 3 s 3 1 G r s k p 1 s T d – transmitancja operatorowa regulatora. s Ti NALEŻY: 1. Wyznaczyć analitycznie nastawy regulatora PID wykorzystując drugą metodę Zieglera-Nicholsa. Uwaga: Parametry k kr i T osc obliczyć korzystając z kryterium stabilności Routha. 2. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartością kkr obliczoną w pkt. 1. 3. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartościami nastaw obliczonymi w pkt. 1. 4. Zinterpretować wyniki uzyskane w pkt. 2 i 3. 5. Wyznaczyć analitycznie nastawy regulatora PID wykorzystując metodę Pessena. 6. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartościami nastaw obliczonymi w pkt. 5. 7. Zinterpretować wyniki uzyskane w pkt. 6 i porównać z wynikami z pkt. 3. 8. Wyznaczyć analitycznie nastawy regulatora PID wykorzystując metodę HassenaOffereissena. 9. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartościami nastaw obliczonymi w pkt. 8. 10. Zinterpretować wyniki uzyskane w pkt. 9 i porównać z wynikami z pkt. 3 i 6. 4 11. Wyznaczyć analitycznie nastawy regulatora PID wykorzystując metodę ÅströmaHägglunda. 12. Wykorzystując środowisko Matlab, wykreślić odpowiedź skokową układu regulacji z wartościami nastaw obliczonymi w pkt. 11. 13. Zinterpretować wyniki uzyskane w pkt. 12 i porównać z wynikami z pkt. 3, 6 i 9. 5