Lucrari de Laborator (Conspecte)

download Lucrari de Laborator (Conspecte)

of 43

description

!!

Transcript of Lucrari de Laborator (Conspecte)

  • Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti

    Facultatea de Inginerie a Instalaiior

    AUTOMATIZRI II

    (laborator)

    Neacu Cosmin Ionu

    Anul IV,Seria A,Grupa 1

  • LUCRAREA NUMARUL 1

    TRADUCTORUL INDUCTIV,DEFERENTIAL PENTRU DEPLASARI LINIARE

    Scopul lucrarii

    Studiul si intelegerea funcationarii traductorului inductiv,diferential pentru deplasari liniare;

    Determinarea experimentala a caracteristicii statice a traductorului;

    Detereminarea constantei de proportionalitate a traductorului.

    Aspecte teoretice

    Traductoarele de deplasare sunt dispositive de automatizare ce masoara si transforma

    deplasarea intr-o alta marime de natura electrica.Ele se clasifica in principal dupa marimea electrica

    ce variaza cu deplasarea. In consecinta,traductorul inductiv,diferential pentru deplasari

    liniare,masoara si transforma deplasarea liniara intr-o tensiune electrica,utilizand un fenomen

    inductive si in principiu diferential:

    Se considera in cotinuare schema electrica ce se compune din bobina,ampermetru si o sursa

    de tensiune alternative. Miezul feromagnetic poate fi deplasat liber dupa directia axei sale.

    Introducerea mizeului feromagnetic in interiorul spirelor creste permeabilitatea magnetica din

    interiorul bobinei si in consecinta la cresterea inductantei L.

    =

    2 + ()2; =

    2

    Unde,

    I este valoarea intensitatii curentului electric ce strabate circuitul [A];

    U reprezinta valoarea tensiunii electrive de la borne [V];

    R reprezinta rezistenta electrica a bobinei [];

    L reprezinta inductanta bobinei [H];

    reprezinta pulsatia [rad/s];

    reprezinta permeabilitatea magnetica din interiorul bobinei [H/m];

    S reprezinta suprafata spirelor bobinei [m2];

    N reprezinta numarul de spire [-].

    Prin decuplarea a doua bobine identice,al caror miez feromaganetic comun poate sa gliseze

    in interiorul lo,se obtine un traductor diferential de deplasare. Alimentarea se face de la doua surse

    de tensiune alternative E1 si E2.

    Inductanta echivalenta a circuitului este constanta,indeferent de pozitia miezului

    feromagnetic si egala cu suma inductantelor din circuit.

  • =1

    12 + (1)2

    =2

    22 + (2)2

    Dependenta variatiei marimii de iesire,tensiunea U,fata functie de marimea de

    intrare,deplasarea liniara a mizeului feromagnetic se numeste caracteristica static.Avand in vedere

    constructia si functionarea traductorului inductive,diferential,caracteristica sa static poate fi

    reprezentata grafic simteric fata de axa ordonata . Deoarece caracterstica este neliniara ,pentru a

    putea calculca constanta de proportionalitate a traductorului K=U/ d [V/cm] este necesara

    liniarizarea acesteia.

  • Schema experimentala

    Date experimentale

    In opozitie de faza II In faza I

    d[cm] -3.5 -3 -

    2.5 -2

    -1.5

    -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

    U[V] 7.35 6.8 6 5.1 3.8 2.68 1.13 0.42 1.28 2.5 3.8 4.85 5.75 6.5 7

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    - 3 . 5 - 3 - 2 . 5 - 2 - 1 . 5 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5

    U[V

    ]

    D[CM]

    In faza In opozite de faza Liniar (In faza) Liniar (In opozite de faza)

  • LUCRAREA NR. 2

    STUDIUL EXPERIMENTAL AL TRADUCTOARELOR DE TEMPERATURA

    Scopul lucrarii

    Studiul si intelegerea functionarii urmatoarelor traductoare de

    temperature:termorezistenta,termistorul si termocuplul;

    Determinarea experimentala a caracteristicilor statice ale traductoarelor;

    Determinarea experimentala a caracteristicilor dinamice ale traductoarelor.

    Aspecte teoretice

    Traductoarele de temperature din dotarea labratorului de automatizari se pot clasifica in

    doua mari categorii: traductoare parametrice (termorezistenta si termistorul) si generatoare

    (termocuplu).

    Termoreistenta este un traductor de temperature parametric,deoarece rezistenta electrica a

    dispozitivului variaza in acelasi sens cu variatia temperaturii sale.

    Uzual termorezistentele sunt fabricate dintr-o infasurare bifilar ape platina pe un support

    isolator.

    Legea de variatie a reistentei electrice cu temperature este de forma:

    =

    R=R0*(1+*)

    Unde,

    -reprezinta coeficintul de temperature [K-1];

    -reprezinta temperatura;

    reprezinta rezistivitatea conductorului la temperatura ;

    0 reprezinta rezistivitatea conductorului la 0 [*m].

    Pe termorezistente se pot intalni inscriptionate diverse caracteristici ale dispozitivului si a

    modului sau de reactive la variatia temperaturii:

    Termistorul este un traductor parametric fabricat din mteriale semiconductoare. Rezistenta

    sa electrica poate sa creasca sau sa scada atunci cand are loc o crestere sau o scadere a

    temperaturii.

  • Exista doua tipuri de termistoare:de tip PTC (coefficient pozitiv de temperature) si de tip NTC

    (coefficient negative de tempratura). Termistorul are temperature mici in raport cu

    termorezistentele si viteza de raspuns foarte mare.

    R=R0*e

    Unde,

    reprezinta coeficientul de temperatura (pozitiv sau negativ) [K-1].

    Atat termistorul cat si termorezistenta au nevoie de adaptor pentru a putea fi integrate in

    sistemele de conducere automata. In acest fel,variatia parametrilor lor electrici este convertita in

    variatia unor marimi electrice care pot fi comparate electronic in interiorul comparatorului.

    Termocuplul este un traductor de temperature de tip generator realizat din doua

    conductoare de natura electrica diferita sudate metallurgic la un capat (fara adaos de material).

    Legea care sta la baza functionarii termocuplului este : E=k*4

    Schema experimentala

    Date experimentale

    Caracteristici statice

  • [C] 0 20 25 30 35 40 45 50 55 60

    Termorezistenta R[]

    50 50 55.2 55.6 56.7 57.6 58.6 59.6 60.8 62

    Termistor R[] 12.8 12.8 7 5.5 4.3 4 3.6 3.4 3.4 3.4

    Caracteristici dinamice

    t[s] 0 5 10 15 20

    25 30 35 40

    45 50 55 60

    Termorezistenta R[]

    54.8

    55.9

    56.5

    57.6

    58

    58.7

    59.1

    59.6

    60

    60.3

    60.7

    60.9

    61.1

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    70

    [

    C]

    R[]

    Caracteristici Statice

    Termorezistenta

    Termistor

    Poli. (Termorezistenta)

    Poli. (Termistor)

    54

    55

    56

    57

    58

    59

    60

    61

    62

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

    R[

    ]

    T[s]

    Caracteristica Dinamica

  • LUCRAREA NR. 3

    RASPUNSUL SISTEMELOR DE ORDINUL INTAI LA SOLOCITAREA TREAPTA

    Scopul lucrarii

    Determinarea experimentala a caracteristicii dinamice a circuitului RC;

    Determinarea functiei de transfer a circuitului RC serie pe baza datelor experimentale

    Aspecte teoretice

    Se considera circuitul din figura de mai jos,compus dintr-un resistor si un condensator.

    In urma aplicarii legii lui Kirchoff rezulta urmatoarea ecuatie diferentiala de ordinal I cu

    coeficienti constant;

    R + u = u

    dt

    duCi

    uCq

    dt

    dqi c

    c

    *

    cc

    i udt

    duRu *

    Daca tensiunea de intrare ui este de tip treapta unitara,atunci tensiune de iesire uc are o

    variatie numita caracteristica dinamica sau raspuns indicial. Functia de transfer in acest caz se obtin

    prin transformarea Laplace a marimii de intrare,in conditii initiale nule.

    sTsH

    tuL

    tuLsH

    ti

    c

    *1

    1)(

    )}({

    )}({)(

    0

    Unde,

    T reprezinta constanta de timp a circuitului [s];

    S reprezinta variabila vomplexa Laplace sau pulsatia complexa [rad/s];

    In cazul sistemelor reale , funcitia de transfer a procesului este de forma:

    Ui

    UcK

    sT

    KsH

    t

    lim

    *1)(

  • Determinarea constantelor de timp T si de proportionalitate K se poate face grafic

    Schema experimentala

    Date experimentale

    t [S] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    ui [V] 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22

    uc [V] 0 6 9 12 14.5 16 18 19 19.5 20 21

    T = 37.5s

    K=uc/ui= 21/22= 0.9545

    H(s)=K/(1+T*s)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 20 40 60 80 100 120

    Raspunsul circ. RC la treapta

    t[s]

    Uc,Ui[V]

  • LUCRAREA NR. 4

    RASPUNSUL SISTEMELOR DE ORDINUL INTAI IN FRECVENTA

    Scopul lucrarii

    Determinarea experimentala a caracteristicilor de frecventa ale circuitului Rc serie;

    Determinarea functiei de transfer )( jH a circuitului RC serie pe baza datelor

    experimentale.

    Aspecte teoretice

    Se considera circuitul din figura de mai jos,compus dintr-un resistor si un condensator.

    Pentru a realiza studiul de frecventa al circuitului tensiunea de intrare trebuie sa fie sinusoidala,iar

    tensiunea de iesire va fi tot sinusoidala,de amplitudine si de faza diferite.

    Intensitatea curentului ce strabte circuitul se scrie sub forma::

    cjR

    UI

    Z

    UI

    i

    i

    i

    1

    Tinand cont de impedanta de iesire a circuitului se poate scrie :

    cjR

    UI

    Z

    UI

    c

    c

    c

    1

    Prin raportarea tensiunilor se obtine :

    RcjU

    UjH

    i

    c

    1

    1)(

    Unde,

    BfRC

    2

    1 cu fB-frecventa de taiere a circuitului [Hz]

    Bf

    fj

    jH

    1

    1)(

    Are urmatoarele caracteristici:

    Modul:2

    1

    1|)(

    Bf

    f

    jH

  • Argument:

    Bf

    farctg

    Prin reprezentarea grafica se obtin urmatoarele caracteristici de frecventa:

    Schema experimentala

    Date experimentale:

    f [kHz] 0.05 0.5 1 2.5 3 4 5 6.5 10 20 30 50

    Ui [V] 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5

    Uc [V] 11.5 11.5 11.5 10 10 9 8.5 7.5 5.5 2.5 2 1.25

    Uc/Ui [-] 1.00 1.00 1.00 0.87 0.87 0.78 0.74 0.65 0.48 0.22 0.17 0.11

    f [] -9 -14 -

    15.7 -28 -34 -68 -75 -95 -123 -153 -162 -

    172

  • 0.00

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

    1.20

    0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

    Caracteristica de frecventaUc/Ui[-]

    f

    [HZ]

    -200

    -180

    -160

    -140

    -120

    -100

    -80

    -60

    -40

    -20

    0

    0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

    1[-]

    f

    [HZ]

  • LUCRAREA NR.5

    RASPUNSUL SISTEMELOR DE ORDINUL AL DOILEA LA SOLICITAREA TREAPTA

    Scopul lucrarii

    - Determinarea experimentala a caracteristicii dinamine a circuitului RLC serie;

    - Determinarea functiei de transfer a circuitului RLC serie pe aza datelor experimentale.

    Aspecte teoretice

    Se considera circuitul compus dintr-un resistor,bobbina si condensator. O borna a

    condensatorului este comuna atat pentru intrare cat sip e iesire.

    Daca tensiuea de intrare este de tip unitara,atunci de iesire are o variatie numita

    caracteristica dinamica sau raspuns indicial. Aplicam Kirchoff II si rezulta:

    iccc

    C

    c

    L

    iCL

    uudt

    duRC

    dt

    udLC

    dt

    duCi

    uCq

    dt

    dqi

    dt

    diLu

    uuuRi

    2

    2

    *

    Inmultirea ecuatiei cu 1/LC si aranjarea ei in forma canonica da posibilitatea indentificarii

    coeficientiilor dupa cum urmeaza:

    21

    2

    n

    n

    LC

    L

    R

    Unde,

    reprezinta factorul de amortizare [-];

    n reprezinta pulsatia naturala [rad/s].

    Functia de transfer a circuitului se obtine prin transformarea Laplace a marimii de iesire

    raportata la transformata Laplace a marimii de intrare,in conditii initiale nule:

    In cazul preceselor reale,functia de transfer a procesului este de forma:

  • iC

    t

    nn

    n

    U

    UK

    ss

    KsH

    lim

    2)(

    2

    2

    2

    Determinarea coeficientilor si a constantei de proportionalitate K se poate face pornind de

    la forma caracteristicii dinamice .

    Inlocuind valorile obtinute se obtine forma functiei de transfer a cirucitului RLC studiat.

    Schema experimentala

  • Date experimentale:

    SISTEM DE ORDIN II LA SOLICITARE TREAPTA

    t [ms] 0 0.34 0.9 1.5 1.8 2.5 2.9 3.6 3.8 4.5 6.0

    ui [V] 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

    uc [V] 0 8 12.6 8 6.4 8 8.4 8 7.8 8 8

    To= 2 ms

    tM= 0.9 ms

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    0 1 2 3 4 5 6 7

    t[ms]

    Uc,Ui[V]

  • LUCRAREA NR. 6

    RASPUNSUL SISTEMELOR DE ORDINUL AL DOILEA IN FRECVENTA

    Scopul lucrarii

    - Determinarea experimentala a caracteristicii de frecventa ale circuitului RLC serie;

    - Determinarea functiei de transfer H(j) a circuitului RLC serie pe baza datelor

    experimentale.

    Aspecte teoretice

    Se considera circuitul compus din resistor,bobina si condensator. O borna a condensatorului

    este comuna atat intrarii,cat si iesirii.

    Functia de transfer a circuitului se poate determina printr-o metoda asemanatoare

    proceselor de ordinul I sau inlocuind variabila Laplace s=+j din functia de transfer H(s) j .

    jsH

    nn 2

    1)(

    22

    Unde,

    reprezinta factorul de amortizare [-];

    n reprezinta pulsatia naturala [rad/s].

    Determinarea coeficientilor , n si a costantei de proportionalitate K se poate face pornind

    de la forma caracateristica de frecventa.

  • Schema experimentala

  • Date experimentale

    SISTEM DE ORDIN II-RASPUNS IN FRECVENTA

    f [Hz

    ] 20

    30

    40

    50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

    1000

    Ui [V] 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

    Uc [V] 6 6 6 6 6.2 6.4 7 7.6 9 9.4 10 11 14 2.4

    Uc/U

    i [-] 1 1 1 1 1.03

    1.07

    1.17

    1.27

    1.50

    1.57

    1.67

    1.75

    2.33 0.40

    f [] 0 0 0 -1 -3 -4 -6 -8 -13 -19 -29 -40 -68 -128

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    0 200 400 600 800 1000 1200

    Raspuns in frecventa sisteme de ordin 2

    Raspuns in frecventa sisteme de ordin 2

    H(j)

    f[Hz]

    Mv

    0.707

    -140

    -120

    -100

    -80

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    0 200 400 600 800 1000 1200

    f

    0

    B

    fBf0

  • LUCRAREA NR. 7

    DETERMINAREA PERFORMANTELOR SISTEMULUI DE REGLARE AUTOMATA A NIVELULUI DE LICHID

    INTR-UN REZERVOR DESCHIS

    Scopul lucrarii

    -Determinarea performantelor sistemului de reglare automata (SRA) a nivelului unui lichid

    intr-un rezervor deschis,modelat cu ajutorul platformei Xcos a peogramului Scilab.

    Aspecte teoretice

    Se considera sistemul format din doua rezervoare si o pompa cu motor de current continuu.

    Nivelul lichidului din rezervor trebuie mentinut constant,la cota h. Acumularea lichidului in

    rezervor se datoreaza diferentei debitelor Q1 si Q2. Daca acestea sunt egale ,nivelul din rezevor

    ramane constant.

    Q1=b*V

    Q2=a*

    a reprezinta coeficientul corespunzator debitului de iesire

    b reprezinta coeficientul corespunzator debitului de intrare;

    V reprezinta tensiunea de alimentare a pompei.

    Ecuatia diferentiala a rezervorului 1 este de forma:

    = ,unde vol reprezinta volumul

    rezervorului 1

    Se evidentiaza dupa incetarea regimului tranzitoriu care este provocat de madificara marimii

    impuse sau/si de aparitia unei perturbatii. Eroarea stationara exprima in general diferenta stationara

    fata de marimea impusa si se determina pe baza valorii stationare a marimii de iesire.

  • Schema experimentala:

    Dat experimentale:

    P=2,I=2,D=0

  • P=2,I=2,D=1

    P=2,I=2,D=2

  • P=2,I=10,D=0

    P=2,I=15,D=0

    P=12,I=0,D=0

  • LUCRAREA NR 8

    HOLOGRAFUL FUNCTIEI DE TRANSFER A CIRCUITULUI RLC SERIE. APRECIEREA STABILITATII CU

    CRITERIUL NYQUIST

    Scopul lucrarii

    -Determinarea experimentala a caracteristicii modul-faza (hodografului)

    -Analiza hodografului determinat pe baza criteriului Nyquist.

    Aspecte teoretice

    Stabilitatea unui system reprezinta o proprietate ce caracterizeaza comportarea acestuia

    cand este scos dintr-o stare de echilibru.

    Se considera un system de reglare automat SRA,avand functia H(s) ca in figura de mai jos:

    Hodograful reprezinta transformarea prin H(s) a conturului Nyquist asociat functiei de

    transfer,reprezentat in planul complex al acesteia. Pentru constructia hodografului se considera

    s=j,adica H(j)=U()+jV().

    Ramura pulsatiilor pozitive se poate determina experimental prin aplicarea la intrarea in SRA

    a unui semnal sinusoidal de pulsatie

    Determinarea hodografului dunctie de transfer revine la trasarea prin puncta a valorilor

    complexe,pentru diferite valori ale pulsatie ,ca in figura de mai jos:

    Schema experimentala:

  • LUCRAREA NR 9

    REGLAREA NIVELULUI DE LICHID INTR-UN REZERVOR DESCHIS

    Scopul lucrarii

    -Identificarea eperimentala a procesului de reglarea automata folosind metoda KUpfmuller;

    -Acordarea regulatoarelor automate de tip P,PI,PID utilizand relatiile Ziegler-Nicholas;

    -Determinarea performantelor sistemului de reglarea automata pentru cele trei tipuri de

    regulatoare studite.

    In figura urmatoare este prezentata schema unui bloc a sistemului de reglare automata

    (SRA) a nivelului apei intr-un rezervor deschis.

    Nivelul in rezervor poate trebuie mentinut la valoarea prescrisa wi , impusa de catre

    utilizator. In mod natural apa se acumuleaza in rezervor datorita diferentelor debitelor de la intrare

    si de la iesire. Cand acestea sunt egale,nivelul ramane constant. Traductorul de nivel masroara si

    transforma presiunea hidrostatica de la baza rezervorului intr-un semnal transmis unitatii PC prin

    intermediul placii de achizitie de date. Electropompa primeste comanda de modificare a turatiei,de

    la interfata de comanda,cee ace mareste sau micsoreaza debitul de intrare in rezervor.

    dt

    tdTddtt

    TitKptu

    )()(

    1)()(

    u(t)-tensiunea de comanda a electropompei [V];

    Kp-constanta de proportionalitate

    )(t -diferenta dintre mrimea impusa wi si de reactive yr) [V];

    Ti si Td reprezinta timpul de integrare,respectiv cel de derivare (s).

    Metoda de identificare Kupfmuller se utizileaza pentru determinarea functiei de transfer a

    proceselor cu timp mort de transport. Reglarea nivelului apei intr-un reervor deschis reprezinta un

    process cu timp mort.

    Identificarea procesului presupune determonarea constantelor KF,TF,TM pe baza raspunsului

    la treapta a partii fixate a SRA [KF=[yr]/[u0].

  • In urma identificarii se acordeaza unul dintre principalele tipuri de regulatoare P,PI,PID.

    Acordarea se face astefel incat nivelul din rezervor sa fie reglat cat mai repede si mai precis.

    Schema experimentala:

  • Date experimentale

    Identificare

    Regulator P,Kp=1

    Regulator P,Kp=3

  • Regulator PD,Kp=0,44 Kd=0,35

    Regulator PI,Kp=0,26 Kd=0,02

  • Regulator PI,Kp=0,26 Ki=0,031

    Regulator PI,Kp=3 KI=0,031

  • LUCRAREA NR. 10

    REGLAREA PRESIUNII AERULUI INTR-UN RECIPIENT

    Scopul lucrarii

    Acordarea regulatoarelor automate de tip P,PI,PID utilizand metoda limitei de stabilitate.

    Determinarea performantelor sistemului de reglare automata pentru cele trei tipuri de

    regulatoare studiate.

    Aspecte teoretice

    Pentru procese al caror timp mort de transport este foarte mic,in vederea acordarii

    regulatorului,se recomanda metoda limitei de stabilitate. Aceasta este o metoda experimentala de

    determinare a constantelor KP,KI,KD ce intervin in legea de reglare de tip PID.

    In figura de mai jos este prezentata schema unui bloc de reglare automata (SRA) a presiunii

    intr-un recipient. Se pot observa in schema elementele unui SRA classic cu feedback [3,4,8,9,10].

    Presiunea aerului in recipient trebuie mentinuta,prin intermediul unui compresor la o valoare

    prescrisa wi,impusa de utilizator. Presiunea aerului din recipient ete masurata de catre un traductor

    de presiune din seria CTE7000. Aceasta furnizeaza valoarea presiunii sub forma unui semnal unificat

    420 mA preluat de catre interfata de achizitie de date,convetit in semnal digital pe 12 biti si transimis

    claculatorului,unde este procesat conform unui altgoritm de reglare.Rezulta astfel semnalul de control

    u(t) care este transmis electroventilului prin interfata de comanda. Acesta se deschide corespunzator

    comenzii si permite evacuarea aerului din recipient,astefel incat sa se atinga valoarea dorita a

    presiunii.

    Pentru a determina constantele din legea de reglare se procedeaza astfel:

    1. Se considera SRA dotat cu un regulator de tip PID;

    2. Se impun TKI0 si KD=0,obtinundu-se astfel un regulator P;

    3. Se creste progresiv valoarea constantei KP,pana cand SRA atinge limita sa de stabilitate.Acest

    lucru presupune oscilatii intretinute si de amplitudine constanta ale marimii de iesire.

  • 4. Considerand legea de reglare de mai jos,constantele Kp,Ki si KD se determina prin aplicarea

    relatiilor Ziegler-Nicholas.

    () = (() +1

    () +

    ()

    0

    )

    Unde,

    u(t) reprezinta tensiune de comanda electroventilului;

    KP reprezinta constanta de proportionalitate;

    (t) reprezinta eroarea;

    Ti si Td reprezinta timpul de integrare,repectiv cel de derivare [s].

    Regulator P Factor P: KP=0.5*KPO

    Regulator PI Factor P: KP=0.4*KPO;

    Factor I: =

    0.80;

    Regulator PID Factor P: KP=0.6*KPO;

    Factor I: = 2

    0;

    Factor D: =0

    8;

    In final pentru fiecare regulator P,PI,PID se calculeaza si se compara performantele SRA. Se

    deduce care dintre cele trei tipuri de reglare este optima pentru acest tip de proces.

    Schema experimentala:

  • LUCRAREA NUMARUL 11

    REGLAREA TEMPERATURII INTR-UN PROCES DE INERTIE

    Scopul lucrarii

    Identificarea experimentala a procesului de reglarea automata folosind metoda Strejc;

    Acordarea regulatoarelor automate de tip P,PI,PID utilizand relatiile Ziegler-Nichols;

    Determinarea performantelor sistemului de reglare automata pentru cele tri tipuri de

    regulatoare studiate.

    Aspecte teoretice

    In figura urmatoare este prezentata schema unui bloc a sistemului de reglare automata (SRA)

    a temperaturii intr-o bara metalica [3,4,8,9,10].

    Temperatura in bara metaluca trebuie mentinuta la valoarea prescrisa wi imousa de catre

    utilizator.Termoelementul montat la unul din capetele barei primeste comanda de incalzire sau racire

    de la compensatorul regulatorului automat.Temperatura este masurata de catre termoreistente

    montate in trei puncta diferite de-a lungul barei. Rezulta astfel un semnal de control u(t) care este

    transim la interfata de achizitie de date si transmis calculatorului.

    () = (() +1

    () +

    ()

    0

    )

    Unde,

    u(t) reprezinta tensiune de comanda a elementului Peltier [V];

    KP reprezinta constanta de proportionalitate;

    (t) reprezinta eroarea;

    Ti si Td reprezinta timpul de integrare,repectiv cel de derivare [s].

    Metoda de identificare Strejc se utilizeaza pentru determinarea functiei de transfer a

    proceselor cu timp mort de transport. Reglarea intr-o bara metalica reprezinta un proces cu timp mort

    al carui functie de transfer poate fi considerate de forma:

    () =

    (1 + )

  • Unde,

    KF reprezinta factorul de amplificare al partii fixate a procesului;

    = lim

    0, 0

    [ =[]

    [0]

    TM reprezinta timpul mort de transport [s];

    TF reprezinta constanta de timp a partii fixate [s].

    Identificarea proceslui presupune determinarea constantelor KF,TM,TF pe baza raspunsuui la

    treapta a partii fixate a SRA.

    Metoda Strejc presupune TM=TA si = (10

    + 1). Constanta de timp a partii

    fixate se determina din tableful urmator;

    n 1 2 3 4 5 6

    TC/TF 1 2,7 3,7 4,46 5,12 5,7

    Determinarea constantei de timp a partii fixate

    In urma identificarii se acordeaza unul dintre principalele tipuri de regulatoare P,PI,PID.

    Acordarea presupune alegerea constantelor KP, KI=1/Ti si KD=Td din legea de reglare 2 astfel incat

    temperature din bara de reglare 2 sa fie reglata cat mai precis si cat mai repede.

    Regulator P Factor P: KP=1

    Regulator PI Factor P: KP=0.9*1

    ;

    Factor I: =

    3.3;

    Regulator PID Factor P: KP=1.5*1

    ;

    Factor I: =

    2.5;

    Factor D: =

    0.5;

    Relatiile Ziegler-Nichols pentru acordarea regulatoarelor

    In final,pentru fiecare regulator in parte se calculeaza si se compara performantele SRA. Se

    deduce care dintre cele trei tipuri de reglare ete optima pentru acest tip de proces.

  • Schema experimentala

  • LUCRAREA NR 12

    REGLAREA DEBITULUI DE LICHID INTR-UN PROCES

    Scopul lucrarii

    -Acordarea regulatoarelor automare de tip P,PI,PID utilizand metoda limitei de stabilitate;

    -Determinarea performantelor sistemului de reglare automata pentru cele trei tipuri de

    regulatoare studiate.

    Aspete teoretice

    Pentru procese al caror timp mort de transport este foarte mic,in vederea acordarii

    regulatorului automat,se recomanda utilizarea metodei limitei de stabilitate.

    Aceasta este o metoda experimentala de determinare a constantelor Kp,Ki si Kd

    In figura de mai jos este prezentata schema unui bloc de reglare automata a debitului intr-o

    instalatie hidraulica. Se pot observa in schema elementele component ale unui SRA classic cu

    feedback.

    Scopul Sra este de a mentine debitul de apa in instalatie,prin intermediul unei electropompe

    submersibile,la o valoare prescrisa Wi. Debitul este masurat de catre un traductor de debit cu turbia.

    Aceasta furnizeaza valorarea debitului sub forma unui semnal unificat 420 mA preluat de catre

    interfata de achizitie de date. Rezulta astfel un semnal de control u(t) care este transmis

    electrovanei prin intermediul interfetei de comanda.

  • U.T.C.B FACULTATEA DE INSTALATII

    AUTOMATIZARI II - LABORATOR

    Iancu Marius

    An IV,Seria A,Grupa 1