Laboratorium z Podstaw Automatyki
Sprawozdanie z Laboratorium nr 3
„Działanie układu automatycznej regulacji.
Rodzaje regulatorów.
”
IMiR
Rok 2A / grupa 2
Data wykonania ćwiczenia 24.05.2005r.
Kasza Maciej
Krupa B. Krzysztof (118824)
Majewski Michał
Podczas ćwiczenia zapoznajemy się z budową i działaniem układów regulacji, a także z różnymi strukturami regulatorów, dobieramy parametry regulatorów i oceniamy jakość regulacji, oraz symulujemy działanie układów regulacji.
Układy automatycznej regulacji są to najczęściej układy zamknięte, które pracują z wykorzystaniem ujemnego sprzężenia zwrotnego. Strukturę przykładowego układu pokazano poniżej:
1. Funkcja symulująca działanie układu regulacji, przy prostokątnej zmianie sygnału wartości zadanej w.
Schemat blokowy realizujący zadaną funkcję:
Zrealizowaliśmy ją w następujący sposób:
figure('Name','Symulacja ukladow dynamicznych','Num','off','Menu','none','Units','centim','Pos',[1.5,2,18,11]);
L=[4];
M=[8 12 6 5];
t=[0:0.1:120];
u=ones(size(t));
u(601:1201)=-ones(1,601);
[y,x]=lsim(L,M,u,t);
plot(t,u,'r',t,y,'g');
xlabel('Czas [sek]');
ylabel('Amlituda');
title('Sterowanie i odpowiedz ukladu');
legend('sterowanie','odpowiedz'),grid
I otrzymaliśmy wykres:
Pokazuje on, że odpowiedź układu nie pokrywa się z zadanym przez sterownik przebiegiem. Aby zapewnić poprawne działanie należy poprawić sygnał otrzymywany jako odpowiedź, robimy to poprzez zmianę wartości czasów i wzmocnienia.
Dodajemy do Kr element proporcjonalno-całkujący (1+(1/Ts)) i po eksperymentach z odpowiednim doborem wartości otrzymujemy m-plik:
L=[4 0.4];
M=[8 12 6 5 0.4];
u(1:601)=ones(1,601);
Oraz wykres:
Ten wykres pokazuje, że odpowiednio dobraliśmy parametry i odpowiedź układu pokrywa się z zadanym impulsem sterującym.
2. Symulacja układów w Simulink
Zbudowaliśmy poprzedni układ wykorzystując Simulinka.
A następnie testowaliśmy składanie elementów w mniejsze bloki:
I w zależności od zadanych parametrów otrzymywaliśmy wykresy zbliżone do szukanego poprawnego z odpowiednią zbliżona do zadanej odpowiedzią:
Lub nie, czyli z odpowiedzią oscylująca wokół poprawnej i nie nadającą się do wykorzystania w praktyce:
Jako dodatek wykonaliśmy rozbudowany schemat:
Który działa podobnie do poprzednich, z tym że realizuje się na nim P-I-D czyli układ proporcjonalno-całkująco-różniczkujący.
3. Wnioski
Wykorzystując Matlab i zawartego w nim Simulinka zbudowaliśmy układ automatycznej regulacji, który zawierał zadane struktury regulatorów. Zbadaliśmy także wpływ parametrów regulatorów (wzmocnienia i stałych czasowych) na charakterystyki czasowe różnych obiektów regulacji (inercyjny, różniczkujący, całkujący, oscylacyjny).
Parametry te bardzo mocno wpływają na odpowiedzi układu na zadane wymuszenia. Zły dobór parametrów wzmacniających i stałych czasowych powoduje, że układ zamiast się stabilizować po wymuszeniu i osiągać zadane parametry rozstraja się całkowicie i nie wraca do położenia początkowego. Dobór odpowiednich parametrów jest trudny, ale dzięki np. Simulinkowi i tak łatwiejszy niż gdybyśmy testowali to w rzeczywistości i daje dużo informacji o stosowanych elementach i badanych układach.
6
oxide90