Janusz Paszyński 25.01.2008 I6Y1S1

Komputerowe Systemy Automatyki Sprawozdanie z Ćwiczeń

Laboratoryjnych

Sterowanie P Wprowadzić do układu z zajęć laboratoryjnych szóstych sterowanie proporcjonalne.

Rozwiązanie zadania Do napełniającego zbiornik należy wprowadzić dwa bloki funkcyjne. Blok ‘gain’, który odpowiada za proporcjonalność sygnału sterującego do poziomu wody w zbiorniku, oraz blok ‘saturation’, który reprezentuje zawór o funkcji ciągłej. Schemat sterowania:

obiekt + - 5

Regulator w tym schemacie, to jedynie blok gain i umieszczony przed nim sumator. Układ sterowania typu P jest prosty, jednak stan układu przez niego sterowanego przez dłuższy okres czasu jest niestabilny.

Sterowanie PI Zmodyfikować układ z poprzedniego zadania, tak aby sterowanie było proporcjonalne do poziomu, oraz do całki błędu poziomu.

Rozwiązanie zadania Do układu sterowania P należy dodać układ całkujący (integrator). Dołączamy go równolegle do układu ‘gain’, następnie sumując ich wyniki.

obiekt + - 5 +

s1

+

Zastosowanie tego sterowania nie tylko pozwala na szybszą stabilizację poziomu w zbiorniku drugim, ale jednocześnie pozwala na to, aby poziom ustabilizował się na zadanej wartości wynoszącej 1m. Samo dodanie układu całkującego nie jest wystarczające. Sygnał z układu całkującego jest zbyt „silny”. Należy go odpowiednio zmniejszyć. Można to zrobić umieszczając blok „gain” za układem całkującym z wartością na przykład 0.1.

Sterowanie PID Zmodyfikować poprzedni układ sterowania tak, aby sterowanie było zależne także od szybkości zmiany poziomu.

Rozwiązanie zadania Aby dokonać tej zmiany do układu należy dodać jeden układ różniczkujący. Aby działał on poprawnie konieczne jest ustawienie odpowiedniego próbkowania. W wielu programach i sterownikach istnieje już gotowy blok sterowania PID. W programie Matlak mamy do dyspozycji taki blok. Całe więc sterowanie można zastąpić takim blokiem umieszczając go przed układem „saturation” reprezentującym zawór wody. Blok sterowania PID ma trzy parametry. Są to parametry odpowiednio układu całkującego, układu mnożącego i układu różniczkującego. Aby uzyskać odpowiedni efekt sterowania należy we właściwy sposób dobrać te parametry. Większość obecnie stosowanych programowalnych sterowników mających funkcję sterowania PID ma także funkcję automatycznego nastawienia tych parametrów. Schemat sterowania:

obiekt + - PID

Wnioski: Układy sterowania typu P, PI i PID pozwalają na bardziej efektywne wykorzystanie zaworu. W miejscu, gdzie może zostać wykorzystany zawór o nastawie dowolnej, sterowanie tego typu nie tylko zwiększy jego żywotność, ale także nie pozwoli, aby w sterowanym obiekcie pojawiły się zbyt duże wahania. Najlepsze ze wszystkich jest oczywiście sterowanie typu PID, które odpowiednio ustawione może nie pozwolić na pojawienie się jakiegokolwiek odchylenia poziomu wody w zbiorniku. Wymaga to jednak dobrania odpowiednich parametrów, a co za tym idzie wykonania obliczeń w celu uzyskania powyższych.

Do sprawozdania dołączone są wykresy. Zostały one wykonane dla danych:

C1=3 C2=4 R1=3 R2=2.5

Kolejno są to wykresy sterowania dla układu typu P, PI, oraz PID.