SEMESTR LETNI 2020/2021
stacjonarne niestacjonarne
Ćwiczenie A-7
Badanie układu sterowania ciśnieniem powietrza w zbiorniku - identyfikacja układu.
I. CEL ĆWICZENIA
Identyfikacja badanego układu składającego się ze zbiornika powietrza z pompą dolotową i zaworem wylotowym.
II. BUDOWA STANOWISKA
Głównym elementem badanego układu jest zbiornik (1). Powietrze z otoczenia pompowane jest do zbiornika przez
małą sprężarkę tłokową (2). Powietrze może wydostawać się ze zbiornika poprzez regulowany zawór (3).
Ze względów bezpieczeństwa zawór ten nie może być całkowicie zamknięty.
Nadciśnienie w zbiorniku mierzone jest za pomocą wskaźnika zegarowego (4) oraz elektronicznego czujnika ciśnienia (5).
Układ sterowania sprężarki (6) generuje sygnał napięciowy typu PWM zasilający silnik sprężarki.
III. SYMULATOR STANOWISKA
Proszę przetestować działanie symulatora używając suwaków i guzików, zwracając uwagę na przebieg wykresu.
IV. IDENTYFIKACJA ZBIORNIKA
Proszę przeprowadzić identyfikację badanego układu na podstawie analizy przebiegu czasowego ciśnienia w zbiorniku
dla różnych wartości sygnału sterującego i poziomu otwarcia zaworu wylotowego (patrz tabela). W tabeli umieścić
wykresy doświadczalne, a na ich podstawie stwierdzić jakim obiektem automatyki jest badany zbiornik. Wykorzystać
wirtualne stanowisko z możliwością sterowania ręcznego (pkt. III). Określić parametry zidentyfikowanego obiektu w
formie współczynników proporcjonalnych i/lub stałych czasowych (proszę wskazać ich jednostki).
Aby dokonać dokładnej identyfikacji należy pobrać dane z wykresu (forma pliku CSV),
otworzyć w arkuszu kalkulacyjnym (excel, libreoffice calc, google docs spreadsheets)
lub innym programie (matlab, scilab) i dopasować do przebiegu teoretyczny wykres odpowiedzi
na wymuszenie skokowe wybranego obiektu automatyki.
Wciśnięcie przycisku 'wklej' spowoduje wstawienie w dane miejsce tabeli aktualnego wykresu z symulatora
i zapisanie danych pomiarowych. Przy generowaniu wykresu
przydatne jest użycie guzików start/stop/reset. Przycisk 'zapisz' powoduje pobranie danych z wykresu
w formie tekstowego pliku CSV. W razie problemów ze wzorami odpowiedzi na wymuszenia skokowe pomocne
mogą być prezentacje z wykładów.
| Sygnał sterujący | Wylot powietrza | Wykres i dane | Zidentyfikowane parametry obiektu |
|---|---|---|---|
| 35% | 10% | ||
| 65% | 10% | ||
| 100% | 10% | ||
| 30% | 50% | ||
| 60% | 50% | ||
| 100% | 50% |
Z powyższych doświadczeń wynika, że badany zbiornik jest liniowym obiektem:
proporcjonalnym
inercyjnym I rzędu
inercyjnym II rzędu
całkującym
różniczkującym idealnym
różniczkującym rzeczywistym
przy założeniu, że:
sygnałem wejściowym jest ,
sygnałem wyjściowym jest ,
a ponadto .
Transmitancja operatorowa obiektu ma więc formę:
G(s)=k
G(s)=Ts
G(s)=1/(Ts)
G(s)=k/(Ts+1)
G(s)=ks/(Ts+1)
G(s)=k/(T22s2+T1s+1)
a jej parametry wynoszą:
V. PODSUMOWANIE I WNIOSKI