07_Sisteme de reglare automata II.docx

nvmntul profesional i tehnic n domeniul TIC

nvmntul profesional i tehnic n domeniul TICProiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 2007-2013Beneficiar Centrul Naional de Dezvoltare a nvmntului Profesional i Tehnicstr. Spiru Haret nr. 10-12, sector 1, Bucureti-010176, tel. 021-3111162, fax. 021-3125498, [email protected]

SISTEME DE REGLARE AUTOMATMATERIAL DE NVARE PARTEA A II-A

Domeniul: Electronic automatizriCalificarea: Tehnician n automatizri

Nivel 3

2009

AUTOR:GABRIELA DIACONU Prof. ing. grad did. I, Colegiul Tehnic Costin D. Neniescu Bucureti

CONSULTAN:

IOANA CRSTEA expert CNDIPTGABRIELA CIOBANU expert CNDIPTANGELA POPESCU expert CNDIPTDANA STROIE expert CNDIPT

Acest material a fost elaborat n cadrul proiectului nvmntul profesional i tehnic n domeniul TIC, proiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 2007-2013

CuprinsI. Introducere5II. Resurse10Tema 1. Regulatoare automate10Fia de documentare 1.1. Noiuni generale.Locul i rolul regulatorului automat n sistemul de reglare automat10Fi pentru activitatea de nvare 1.1.1. Regulatorul automat creierul sistemului de reglare automat12Fi pentru activitatea de nvare 1.1.2. Locul i rolul regulatorului automat n sistemul de reglare automat.13Fi pentru activitatea de nvare 1.1.3. Regulatorului automat ntr-un sistem de reglare automat a debitului14Fi pentru activitatea de nvare 1.1.4. Mrimi de intrare n regulatorul automat16Fia de documentare 1.2. Clasificarea regulatoarelor automate18Fi pentru activitatea de nvare 1.2.1. Clasificarea regulatoarelor automate (1)20Fi pentru activitatea de nvare 1.2.2. Clasificarea regulatoarelor automate (2)21Fi pentru activitatea de nvare 1.2.3. Regulatorul automat pentru sisteme multivariabile22Fia de documentare 1.3. Rspunsul regulatoarelor automate la semnalul treapt unitar24Fi pentru activitatea de nvare 1.3.1. Rspunsul indicial al regulatoarelor automate28Fi pentru activitatea de nvare 1.3.2. Rspunsul regulatorului automat de tip P la semnalul treapt unitar30Fi pentru activitatea de nvare 1.3.3. Rspunsul indicial al regulatorului de tip P influena factorului de amplificare aupra performanelor32Fi pentru activitatea de nvare 1.3.4. Analiza rspunsului regulatorului automat de tip PI la semnalul treapt unitar34Fi pentru activitatea de nvare 1.3.5. Analiza unei bucle de reglare pe baza rspunsului indicial36Fi pentru activitatea de nvare 1.3.6. Rspuns indicial cu eroare nul38Fi pentru activitatea de nvare 1.3.7. Rspunsul regulatorului de tip PID configurat ca regulator de tip P40Fi pentru activitatea de nvare 1.3.8. Rspunsul regulatorului de tip PI la treapt unitar42Fi pentru activitatea de nvare 1.3.9. Analiza rspunsului la semnalul treapt44Fi pentru activitatea de nvare 1.3.10. Compararea rspunsurilor indiciale46Tema 2. Legi de reglare48Fia de documentare 2.1. Obinerea legilor de reglare tipizate48Fi pentru activitatea de nvare 2.1.1. Legi de reglare52Fi pentru activitatea de nvare 2.1.2. Obinerea legilor de reglare pentru regulatoarele automate electronice53Fi pentru activitatea de nvare 2.1.3. Legea de reglare de tip P55Fi pentru activitatea de nvare 2.1.4. Determinarea factorului de amplificare56Fi pentru activitatea de nvare 2.1.5. Legea de reglare de tip PID58Fi pentru activitatea de nvare 2.1.6. Obinerea legilor de reglare PI i PD din legea de reglare de tip PID60Tema 3. Obinerea legilor de reglare pentru regulatoare automate electronice i mecanice62Fia de documentare 3.1. Regulatoare automate electronice liniare62Fi pentru activitatea de nvare 3.1.1. Regulatoare automate electronice liniare67Fi pentru activitatea de nvare 3.1.2. Schema bloc a unui regulator automat electronic68Fi pentru activitatea de nvare 3.1.3. Regulatorul automat electronic liniar (2)70Fi pentru activitatea de nvare 3.1.4. Indicatorul mrimii de comand al unui regulator automat electronic72Fi pentru activitatea de nvare 3.1.5. Aparatele indicatoare ale unui regulator automat electronic liniar73Fi pentru activitatea de nvare 3.1.6. Elementul de comparaie al unui regulator automat electronic75Fi pentru activitatea de nvare 3.1.7. Legea PID cu parametri independeni77Fi pentru activitatea de nvare 3.1.8. Regulatoare automate electronice pentru procese lente79Fi pentru activitatea de nvare 3.1.9. Regulatorul automat pentru procese lente ELC 1132 lege de reglare PD80Fi pentru activitatea de nvare 3.1.10. Regulatorul automat pentru procese lente ELC 1132 lege de reglare PI81Fi pentru activitatea de nvare 3.1.11. Influena legii de reglare asupra performanelor sistemului de reglare automat82Fia de documentare 3.2. Regulatoare automate electronice neliniare84Fi pentru activitatea de nvare 3.2.1. Regulatoare automate electronice neliniare88Fi pentru activitatea de nvare 3.2.2. Caracteristicele statice ale regulatoarelor automate electronice neliniare89Fi pentru activitatea de nvare 3.2.3. Regulatoare automate bipoziionale91Fi pentru activitatea de nvare 3.2.4. Regulator bipoziional de temperatur92Fi pentru activitatea de nvare 3.2.5. Regulatorul de tipul tot sau nimic94Fi pentru activitatea de nvare 3.2.6. Regulatorul bipoziional n bucla de reglare automat a tmperaturii96Fi pentru activitatea de nvare 3.2.7. Simularea regulatorului bipoziional98Fi pentru activitatea de nvare 3.2.8. Regulatoare automate tripoziionale100Fia de documentare 3.3. Regulatoare automate pneumatice101Fi pentru activitatea de nvare 3.3.1. Regulatoare automate pneumatice105Fi pentru activitatea de nvare 3.3.2. Analogie ntre elementele i mrimile regulatoarelor pneumatice i electronice106Fi pentru activitatea de nvare 3.3.3. Comparaie ntre regulatoarele pneumatice i electronice107Fi pentru activitatea de nvare 3.3.4. Amplificatorul duz palet (1)108Fi pentru activitatea de nvare 3.3.5. Amplificator duz-palet (2)110Fi pentru activitatea de nvare 3.3.6. Amplificatorul de putere al regulatoarelor pneumatice112Fi pentru activitatea de nvare 3.3.7. Blocurile componente ale unui regulator pneumatic114Fi pentru activitatea de nvare 3.3.8. Regulator pneumatic cu burdufuri116Fia de documentare 3.4. Regulatoare automate hidraulice118Fi pentru activitatea de nvare 3.4.1. Regulatoare automate hidraulice122Fi pentru activitatea de nvare 3.4.2. Amplificatorul hidraulic cu tub cu jet123Fi pentru activitatea de nvare 3.4.3. Amplificator hidraulic cu distribuitor125Fi pentru activitatea de nvare 3.4.4. Comparaie ntre regulatoarele hidraulice i electronice127III.Glosar128IV. Bibliografie130

11

I. Introducere

Prezentul material de nvare v este adresat vou, viitorilor tehnicieni n automatizri, astzi elevi ai liceelor tehnologice, domeniul Electronic automatizri, calificarea Tehnician n automatizri.Materialul de nvare, sugestiv intitulat Regulatoare automate, a fost elaborat pentru modulul Sisteme de reglare automate i abordeaz problematica regulatorului automat, pe drept considerat creierul sistemului de reglare automat. Modulul v ofer cunotine pe baza crora v vei dezvolta abiliti i deprinderi practice n domeniul sistemelor de reglare automat, al elementelor componente, cu accent pe structur, scheme funcionale, legi de reglare realizate i utilizrile acestora.

Prin parcurgerea materialului de nvare i efectuarea activitilor de nvare propuse sunt vizate urmtoarele competene/rezultate ale nvrii: Prezint funcionarea elementelor componente ale unui SRA Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automat

Putei folosi materialul att n format tiprit ct i n format on-line.

Materialul de nvare cuprinde: fie de documentare fie pentru activitile de nvare glosar

Fiele de documentare v sunt utile n documentarea cu privire la temele sau subtemele abordate. Gsii n ele informaii cu privire la coninutul tematic abordat care v vor ajuta n rezolvarea sarcinilor de lucru din fiele pentru activiti de nvare.

Fiele pentru activiti de nvare sunt structurate pe principiul informaie aplicare dezvoltare. Ele v ofer suportul necesar pentru a v forma sau exersa competenele tehnice specializate aferente calificrii voastre utiliznd cunotinele transmise n cadrul activitii de predare sau informaiile din fiele de documentare.Activitile de nvare propuse sunt bazate pe rezolvarea de probleme, comunicare i experien (real sau simulat). n cadrul procesului de nvare pot fi efectuate i alte activiti n funcie de particularitile elevilor. Rezolvarea sarcinilor de lucru se poate face individual sau n grup, n timpul orelor de curs, sau n afara acestora, ca teme pentru acas sau studiu individual. Structura fielor pentru activitile de nvare este unitar i cuprinde: titlul i numrul fiei, competena i obiectivele vizate prin activitatea de nvare propus, tipul activitii, sugestii cu privire la modul de organizare a colectivului de elevi, durata estimat pentru realizarea sarcinilor de lucru, formularea sarcinilor de lucru, recomandri i modaliti de verificare.

Glosarul reprezint o list de termeni sau concepte specifice i are rolul de a v sprijini n nelegerea coninuturilor. Glosarul poate fi completat pe parcurs o dat cu descoperirea termenilor specifici domeniului automatizrilor. Tabelul de mai jos este un tabel de corelaie ntre fiele de documentare i fiele pentru activiti de nvare pe de o parte i competene pe de alt parte.

Competene vizate/ rezultate ale nvriiTemElemente componente

Prezint funcionarea elementelor componente ale unui SRATema 1 Regulatoare automateFia de documentare 1.1. Noiuni generale despre regulatoare automate

Activitatea de nvare 1.1.1Regulatorul automat creierul sistemului de reglare automat

Activitatea de nvare 1.1.2Locul i rolul regulatorului automat n sistemul de reglare automat

Activitatea de nvare 1.1.3Regulatorul automat ntr-un sistem de reglare automat a debitului

Activitatea de nvare 1.1.4Semnale caracteristice regulatoarelor automate

Fia de documentare 1.2. Clasificarea regulatoarelor automate

Activitatea de nvare 2.1.1Clasificarea regulatoarelor automate

Activitatea de nvare 2.1.2Categorii de regulatoare automate

Activitatea de nvare 2.1.3Regulatoare automate n sisteme multivariabile

Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automatTema 1 Regulatoare automateFia de documentare 1.3. Rspunsul regulatoarelor automate la semnalul treapt unitar

Activitatea de nvare 1.3.1Rspunsul indicial n funcie de legea de reglare

Activitatea de nvare 1.3.2Rspunsul indicial al regulatorului de tip P

Activitatea de nvare 1.3.3Rspunsul indicial al regulatorului de tip P influena factorului de amplificare asupra performanelor

Activitatea de nvare 1.3.4Analiza rspunsului indicial al regulatorului de tip PI

Activitatea de nvare 1.3.5Analiza unei bucle de reglare pe baza rspunsului indicial

Activitatea de nvare 1.3.6Rspuns la treapt cu eroare nul

Activitatea de nvare 1.3.7Rspunsul regulatorului PID configurat ca RA-P


Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automatTema 2 Legi de reglareFia de documentare 2.1. Obinerea legilor de reglare tipizate

Activitatea de nvare 2.1.1Legi de reglare

Activitatea de nvare 2.1.2Obinerea legilor de reglare pentru RAE

Activitatea de nvare 2.1.3Legea de reglare de tip P

Activitatea de nvare 2.1.4Determinarea factorului de amplificare

Activitatea de nvare 2.1.5Legea de reglare de tip PID

Activitatea de nvare 2.1.6Obinerea legilor de reglare PI i PD din legea de reglare PID

Tema 3 Obinerea legilor de reglare pentru regulatoare automate electronice i mecaniceFia de documentare 3.1. Regulatoare automate electronice liniare

Activitatea de nvare 3.1.1Regulatoare automate electronice liniare (1)

Activitatea de nvare 3.1.2Schema bloc a unui RAE liniar

Activitatea de nvare 3.1.3Regulatoare automate electronice liniare (2)

Activitatea de nvare 3.1.4Indicatorul mrimii de comand

Activitatea de nvare 3.1.5Aparate indicatoare ale RAE

Activitatea de nvare 3.1.6Elementul de comparaie al RAE

Activitatea de nvare 3.1.7Legea de reglare PID cu parametri independeni

Activitatea de nvare 3.1.8Regulatoare automate electronice liniare pentru procese lente

Activitatea de nvare 3.1.9Regulatorul ELC 1132 tip PD

Activitatea de nvare 3.1.10Regulatorul ELC 1132 tip PI

Activitatea de nvare 3.1.11Influena legii de reglare asupra performanelor sistemului de reglare automat


Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automatTema 3 Obinerea legilor de reglare pentru regulatoare automate electronice i mecaniceFia de documentare 3.2. Regulatoare automate electronice neliniare

Activitatea de nvare 3.2.1Regulatoare automate electronice neliniare

Activitatea de nvare 3.2.2Caracteristicele statice ale regulatoarelor automate electronice neliniare

Activitatea de nvare 3.2.3Regulatoare automate bipoziional

Activitatea de nvare 3.2.4Regulator bipoziional de temperatur

Activitatea de nvare 3.2.5Regulator de tipul tot sau nimic

Activitatea de nvare 3.2.6Regulatorul bipoziional ntr-o bucl de reglare automat a temperaturii

Activitatea de nvare 3.2.7Simularea regulatorului bipoziional

Activitatea de nvare 3.2.8Regulatoare automate tripoziionale

Fia de documentare 3.3. Regulatoare automate pneumatice

Activitatea de nvare 3.3.1Regulatoare automate pneumatice

Activitatea de nvare 3.3.2Analogie regulatoare automate electronice regulatoare automate pneumatice

Activitatea de nvare 3.3.3Comparaie ntre regulatoarele automate electronice i regulatoarele automate pneumatice

Activitatea de nvare 3.3.4Amplificatorul duz-palet

Activitatea de nvare 3.3.5Amplificatorul duz-palet cu element de comparaie

Activitatea de nvare 3.3.6Amplificatorul de putere al regulatoarelor pneumatice

Activitatea de nvare 3.3.7Regulator automat cu burdufuri (1)

Activitatea de nvare 3.3.7Regulator automat cu burdufuri (2)


Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automatTema 3 Obinerea legilor de reglare pentru regulatoare automate electronice i mecaniceFia de documentare 3.4. Regulatoare automate hidraulice

Activitatea de nvare 3.4.1Regulatoare automate hidraulice

Activitatea de nvare 3.4.2Amplificator hidraulic cu tub cu jet

Activitatea de nvare 3.4.3Amplificator hidraulic cu distribuitor

Activitatea de nvare 3.4.4Comparaie ntre regulatoarele automate electronice i regulatoarele automate hidraulice

Temele din prezentul Material de nvare nu acoper toate coninuturile prevzute n curriculum-ul pentru modulul Sisteme de reglare automat. Pentru parcurgerea integral a modulului, n vederea atingerii competenelor vizate /rezultate ale nvarii, consultai i materialele de nvare:

Sisteme de reglare automat partea I Sisteme de reglare automat partea a III-a

II. ResurseTema 1. Regulatoare automateFia de documentare 1.1. Noiuni generale.Locul i rolul regulatorului automat n sistemul de reglare automatRegulatorul automat (RA) are rolul de a prelucra operaional semnalul de eroare (obinut in urma comparaiei liniar aditive a mrimii de intrare xi i a mrimii de reacie xr n elementul de comparaie) i de a da la ieire un semnal de comand xc pentru elementul de execuie. Este plasat pe calea direct, ntre elementul de comparaie i elementul de execuie, conform schemei bloc a sistemului de reglare automat reprezentat n figura 1.

pxexc-xrxi +ECRAEE+ITTRfig. 1. Schema bloc a sistemului de reglare automatInformaiile curente asupra procesului automatizat se obin cu ajutorul traductorului de reacie TR i sunt prelucrate de regulatorul automat RA n conformitate cu o anumit lege care definete algoritmul de reglare automat (lege de reglare). Implementarea unei anumite legi de reglare se poate realiza printr-o varietate destul de larg a construciei regulatorului, ca regulator electronic, pneumatic, hidraulic sau mixt. Alegerea unei anumite soluii constructive se face lund n considerare factori tehnico-economici.Cu toate c exist o mare varietate de regulatoare, orice regulator va conine urmtoarele elemente componente (figura 2.):

xcECSERSA11xrs+-fig.2. Schema bloc a unui regulator automat amplificatorul (A) elementul de reacie secundar (ERS) elementul de comparare secundar (ECS)

Amplificatorul (A) este elementul de baz. El amplific mrimea 1 cu un factor KR, deci realizeaz o relaie de tipul:

,unde KR reprezint factorul de amplificare al regulatorului.

Elementul de reacie secundar ERS primete la intrare mrimea de comand xc (de la ieirea amplificatorului) i elaboreaz la ieire un semnal xrs denumit mrime de reacie secundar. ERS este de obicei un element care determin o dependen proporional ntre xrs i xc.

Elementul de comparare secundar (ECS) efectueaz continuu compararea valorilor abaterii i a lui xrs dupa relatia:

Din punct de vedere constructiv regulatorul automat include de obicei i elementul de comparaie EC al sistemului de reglare automat. n cazul sistemelor de reglare unificate, electronice sau pneumatice, el poate include i dispozitivul de prescriere a referinei.

Regulatorul poate avea o structur mai complicat. De exemplu, la unele regulatoare exist mai multe etaje de amplificare, la altele exist mai multe reacii secundare necesare obinerii unor legi de reglare mai complexe.

Fi pentru activitatea de nvare 1.1.1. Regulatorul automat creierul sistemului de reglare automat

Competena:Prezint funcionarea elementelor componente ale sistemului de reglare automat

Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s precizai: locul i rolul regulatorului automat ntr-un sistem de reglare automat mrimile care caracterizeaz funcionarea regulatorului automat elementele componente ale regulatorului automat

Tipul activitii: Expansiune

Sugestii: Putei lucra n grupe mici (2 3 elevi) sau individual

Timp de lucru recomandat: 10 minute

Pornind de la urmtoarele dou enunuri incomplete realizai un eseu de aproximativ 10 rnduri, intitulat Regulatorul automat creierul sistemului de reglare automat. Pentru dezvoltarea ideilor coninute n enunuri i pentru realizarea eseului folosii cel puin 10 cuvinte din lista dat mai jos.

n sistemul de reglare automat regulatorul automat este situat pe ....... i are rolul de a prelucra ........ rezultat din ....... i de a furniza la ieire ....... care se aplic ........

Prelucrarea ....... se face dup o ....... pentru a obine o funcionare ct mai bun a sistemului de reglare automat, respectiv ....... tranzitorii i ....... ct mai ridicate

Lista de cuvinte: algoritm de reglare, amplificator, cale direct, dispozitiv de prescriere, element de comparaie, element de execuie, element de reacie secundar, eroare, factor de amplificare, lege de reglare, mrime de comand, performane staionare, regulator unificat, schem bloc, sistem unificat.

Dac rezolvai cerinele din enun trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 1.1 i refacei activitatea.

12

Fi pentru activitatea de nvare 1.1.2. Locul i rolul regulatorului automat n sistemul de reglare automat.


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s precizai: locul i rolul regulatorului automat ntr-un sistem de reglare automat mrimile care caracterizeaz funcionarea regulatorului automatTipul activitii: Potrivire.

Sugestii:Lucrai individual


n coloana A sunt enumerate diferite elemente componente ale SRA, iar n coloana B semnalele de ieire corespunztoare acestor elemente. Scriei pe fia de lucru asocierile corecte dintre fiecare cifr din coloana A i litera corespunztoare din coloana B. A. Elemente componente al SRAB. Semnal de ieire

1. element de comparaiea. mrime de abatere (eroare)

2. element de execuieb. mrime de comand

3. instalaie tehnologicc. mrime de execuie

4. regulator automatd. mrime de reacie

5. traductore. mrime perturbatoare

f. mrime reglat

Comparai rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie.

Dac ai fcut corect toate asocierile trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 1.1 i refacei activitatea.

19Fi pentru activitatea de nvare 1.1.3. Regulatorului automat ntr-un sistem de reglare automat a debitului


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai locul i rolul regulatorului automat ntr-un sistem de reglare automat precizai mrimile care caracterizeaz funcionarea regulatorului automat asociai componentelor unei scheme de principiu a unui sistem de reglare automat elementele corespunztoare schemei blocTipul activitii: Studiu de caz

Sugestii:Putei lucra n grupe mici (2 3 elevi) sau individual


Schema de mai jos reprezint schema de principiu a unui sistem de reglare automat a debitului ntr-o conduct.

3534 1yx2

tiind c elementul de comparaie este inclus n regulatorul automat electronic i elementul sensibil al traductorului este tip diafragm:a. Precizai mrimea reglat i instalaia tehnologic.b. Reprezentai pe fia de lucru schema bloc a sistemului de reglare automatc. Identificai elementele componente ale sistemului de reglare automat numerotate n schema de principiu cu 1, 2, 3, 4 i 5. d. Precizai semnificaia mrimilor notate cu x, respectiv y.


117Fi pentru activitatea de nvare 1.1.4. Mrimi de intrare n regulatorul automat


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai mrimile care caracterizeaz funcionarea regulatorului automat calculai valoarea mrimii de reacie n procente n funcie de valoarea mrimii reglate i domeniul de msurare al traductorului calculai valoarea mrimii de reacie n funcie de domeniul mrimii de ieire din traductorTipul activitii: Studiu de caz

Sugestii:Lucrai n grupe mici (3 elevi)


n tabelul de mai jos sunt date caracteristicele a trei traductoare care fac parte din trei sisteme de reglare automat.

Tip traductorDomeniul de msurareValoarea mrimii de intrareDomeniul mrimii de ieire

Traductor de temperatur0 ... 80 (C)20C4 ... 20(mA)

Traductor de presiune0 ... 1 (bar)0,5bar0 ... 10(V)

Traductor de nivel0 ... 15 (m)5m0,2 ... 1(bar)

Schema bloc a unui regulator automat care include i elementul de comparaie este:

-32+Regulatorautomat1a. Precizai denumirea mrimilor numerotate n schema bloc.b. Pentru fiecare bucl de reglare, pe baza datelor din tabel, precizai natura mrimii reglate.c. Pentru fiecare tip de traductor dai cte dou exemple de element sensibil i precizai tipul adaptorului sau al convertorului corespunztor.d. Pentru fiecare bucl de reglare calculai valoarea mrimii numerotate cu 2, precizai unitatea de msur a acesteia [U.M.] i exprimai aceast valoare n % corespunztor domeniului de msurare al traductorului.

Dup rezolvarea sarcinilor de lucru b, c, d, trecei rezultatele n urmtorul tabel:

Mrime reglatElement sensibil traductor (ES)Tip adaptor/convertorMrime 2(%)Valoare mrime 2[U.M.]

ES1ES2

Bucl de reglare temperatur

Bucl de reglare presiune

Bucl de reglare nivel

Recomandri

Fiecare elev din echip va preciza una din mrimile numerotate n schema bloc, va analiza datele referitoare la una din buclele de reglare i va completa linia din tabel corespunztoare.

Dac acoperii cerinele din enun trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 1.1 i refacei activitatea.

Fia de documentare 1.2. Clasificarea regulatoarelor automate

Se poate face dup mai multe criterii.

1. n funcie de sursa de energie exterioar folosit, acestea se clasific n:

regulatoare automate directe funcioneaz fr o surs de energie exterioar, transmiterea semnalului realizndu-se pe seama energiei interne preluat direct din proces prin intermediul traductorului de reacie; regulatoare automate indirecte necesit o surs de energie exterioar pentru acionarea elementului de execuie. Sunt cele mai utilizate regulatoare care permit obinerea unor caracteristici funcionale mai complexe i performane superioare regulatoarelor directe.

2. Dup viteza de rspuns exist:

regulatoare automate pentru procese rapide folosite pentru reglarea automat a parametrilor proceselor cu rspuns rapid, caracterizate de constante de timp mici (mai mici de 10 s), ca de exemplu procesele de tip acionri electrice. regulatoare automate pentru procese lente folosite atunci cnd constantele de timp ale instalaiei sunt mari (depesc 10 sec), situaie frecvent ntlnit n cazul proceselor avnd ca parametri temperaturi, presiuni, debite, nivele etc.

3. Dup tipul aciunii regulatoarele pot fi:

regulatoare automate cu aciune continu - sunt cele in care mrimile (t) i xc(t) variaza continuu in timp; regulatoare automate cu aciune discontinu sau discret, la care cel puin una din mrimile (t) i xc(t) variaz discontinuu n timp, de exemplu ca trenuri de impulsuri (modulate n amplitudine sau durat). n aceast categorie intr regulatoarele bi sau tripoziionale, la care (t) variaz continuu dar xc(t) poate lua un numr limitat de valori n raport cu eroarea.

Regulatoarele cu aciune continu la rndul lor pot fi: regulatoare automate liniare dac dependena dintre cele dou mrimi este liniar; regulatoare automate neliniare dac dependena dintre cele dou mrimi este neliniar.

4.Dup caracteristicile constructive exist:

regulatoare automate unificate, utilizate pentru reglarea a diferii parametri (temperatur, presiune, etc.). Regulatoarele unificate funcioneaz cu un anumit tip de semnal ce variaz n limite fixate, att la intrare ct i la ieire. Semnalele cu care funcioneaz aceste regulatoare sunt semnale unificate i au aceleai valori ca la sistemele de msurare i control unificate, respectiv 2...10mA sau 4...20mA pentru regulatoarele electronice unificate i 0,2...1bar pentru cele pneumatice. regulatoare automate specializate, utilizate numai pentru un anumit parametru tehnologic, au structura constructiv i semnalele de lucru special concepute pentru parametrul considerat.

5.Dup agentul purttor de semnal exist: regulatoare automate electronice, la care att mrimea de intrare ct i mrimea de ieire sunt de natur electric (intensitatea curentului electric sau tensiunea electric) i care au n componena lor blocuri electronice; regulatoare automate hidraulice (ulei sub presiune); regulatoare automate pneumatice (aer comprimat); regulatoare automate mixte (electropneumatice sau electrohidraulice).

6. Dup numrul mrimilor de ieire ale instalaiei tehnologice:

regulatoare automate monovariabile (pentru o singur mrime reglat) regulatoare automate multivariabile (pentru mai multe mrimi reglate).

Fi pentru activitatea de nvare 1.2.1. Clasificarea regulatoarelor automate (1)


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai criteriile de clasificare ale regulatoarelor automate clasificai regulatoarele automateTipul activitii: Potrivire.

Sugestii:Putei lucra n grupe mici (2 3 elevi) sau individual.


n coloana A sunt enumerate diferite criterii de clasificare, iar n coloana B tipurile de regulatoare automate corespunztoare acestora. Scriei pe fia de lucru asocierile corecte dintre fiecare cifr din coloana A i litera corespunztoare din coloana B. A. Criteriu de clasificareB. Tip regulator automat

1. agentul purttor de semnala. indirect

2. caracteristici constructiveb. liniar

3. numrul mrimilor de ieire din instalaia tehnologicc. multivariabil

4. sursa de energie exterioard. neliniar proporional

5. tipul aciuniie. pneumatic

6. viteza de rspunsf. specializat

g. pentru procese lente


61Fi pentru activitatea de nvare 1.2.2. Clasificarea regulatoarelor automate (2)Competena:Prezint funcionarea elementelor componente ale sistemului de reglare automat

Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai criteriile de clasificare ale regulatoarelor automate asociai informaii corespunztoare denumirii unui regulator automatTipul activitii: nvare prin categorisire



n coloana A din tabelul de mai jos sunt enumerate diferite denumiri ale regulatoarelor automate. Completai coloanele B i C ale tabelului pe baza exemplului dat A.Denumire regulatorB.Criteriu de clasificareC.Utilizri

Regulator unificat pneumatic dup caracteristicile constructive dup agentul purttor de semnalaplicabilitate pentru: procese lente medii dificile

Regulator automat unificat, electronic, proporional

Regulator bipoziional de temperatur

Regulator hidraulic de turaie

Regulator cu amortizor cu ulei

Regulator indirect de presiune de tip proporional

Regulator multivariabil

Regulator direct de vitez

Regulator proporional de curent

Regulator tripoziional

Dup completarea tabelului vei confrunta rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie.

Fi pentru activitatea de nvare 1.2.3. Regulatorul automat pentru sisteme multivariabile


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai mrimile de intrare i de ieire ale unui proces precizai mrimile care caracterizeaz funcionarea regulatorului automat precizai criteriile de clasificare ale regulatoarelor automate clasificai regulatoarele automateTipul activitii: Studiu de caz



n figura de mai jos este reprezentat schema de principiu a unui sistem cu mai multe mrimi de intrare i mai multe mrimi de ieire.

a. Precizai mrimile de intrare ale procesului.b. Precizai mrimile de ieire ale procesului.c. innd cont de criteriile de clasificare ale regulatoarelor automate specificai ce tip de regulator automat trebuie utilizat pentru reglarea automat a parametrilor ce caracterizeaz sistemul dat.



Fia de documentare 1.3. Rspunsul regulatoarelor automate la semnalul treapt unitar

Semnalul treapt este unul din cele mai utilizate semnale n automatic i presupune trecerea brusc, instantanee, a unei mrimi m, de la o valoare constant la alt valoare constant.O variaie treapt a unei mrimi m este reprezentat n figura 1. Mrimea m trece la momentul t1 de la valoarea constant m1 la valoarea constant m2.Semnalul treapt reprezint o variaie idealizat, deoarece trecerea de la o valoare la cealalt nu se poate face instantaneu dect pentru o vitez infinit de variaie.

Fig.1. Variaia treapt a unei mrimi Fig.2. Semnal treapt unitarm20tt1m1m0t1mn figura 2. este dat reprezentarea convenional a unui semnal treapt unitar, considernd c valoarea anterioar m1 este nul, iar trecerea la m2 = 1 se face la momentul iniial t = 0.n continuare vom analiza rspunsul regulatoarelor automate cu legi de reglare avnd una sau mai multe componente la semnalul treapt unitar al erorii. n reprezentarea rspunsului diferitelor tipuri de regulatoare se consider condiii iniiale nule.a. Regulatoare cu aciune proporional (de tip P)Aceste regulatoare stabilesc ntre mrimea de ieire xc(t) i mrimea de intrare (t) o relaie de dependen proporional descris de :

,unde KR este factorul de amplificare al regulatorului.

n figura 3. este reprezentat rspunsul la intrare treapt al unui regulator de tip P.

Rspuns idealRspuns realFig. 3. Rspunsul la intrare trept al unui regulator P0tKR0xct

Mrimea de comand va avea o variaie tot sub form de treapt, dar amplificat cu factorul KR.Datorit ineriei elementelor componente ale regulatorului mrimea de comand nu poate urmri instantaneu variaia erorii i din aceast cauz variaia real a mrimii xc(t) este trasat punctat.

Adesea n loc de KR se utilizeaz factorul numit band de proporionalitate BP definit ca fiind acel procent din domeniul mrimii de intrare n regulator (t) pentru care regulatorul de tip P determin o valoare xc(t) egal cu 100% din domeniul posibil pentru mrimea de ieire. Cnd domeniul de variaie al erorii este egal cu domeniul de variaie al mrimii de comanda xc (cazul regulatoarelor unificate), banda de proporionalitate se determin din relaia:

Dac domeniul de variaie al mrimii (t) difer de cel al lui xc(t) , atunci banda de proporionalitate BP se determin cu relaia:

Factorul de proporionalitate KR, respectiv banda de proporionalitate BP, reprezint unicul parametru al regulatoarelor de tip P. Prin construcia regulatorului P acest parametru se prevede a fi ajustabil n limite largi pentru a satisface o varietate mare de legi de reglare. Astfel, dac mrimile de la intrarea i ieirea regulatorului au acelai domeniu de variaie, KR poate fi variat ntre 50 i 0,5, ceea ce corespunde unei benzi de proporionalitate cuprinse ntre 2% i 200% b. Regulatoare cu aciune integral (de tip I)Aceste regulatoare stabilesc ntre mrimea de ieire xc(t) i mrimea de intrare (t) o relaie de dependen descris de :

.Mrimea xc(t) depinde de integrala n timp a erorii (t). Constanta Ti se numete constant de integrare i are dimensiunea timp.

n figura 4. este reprezentat rspunsul la intrare treapt al unui regulator de tip I.Derivnd n funcie de timp relaia , se obine:

Rezult c la regulatorul de tip I viteza de variaie a mrimii de comand este proporional cu eroarea, factorul de proporionalitate fiind inversul timpului de integrare.

txc0tFig.4. Rspunsul la intrare treapt al unui regulator I

Rspunsul regulatorului de tip I la intrare treapt este un semnal ramp cu coeficientul unghiular:

.Parametrul ajustabil al regulatorului I este timpul de integrare care poate fi variat n diverse limite, de la ordinul fraciunilor de secund pn la zeci de minute, n funcie de tipul regulatorului, pentru procese rapide sau procese lente.

Regulatoarele de tip I sunt rar utilizate datorit ntrzierilor pe care le introduc. Se aplic atunci cnd se dorete eroare staionar nul i nu exist alte elemente ale sistemului de reglare automat care s permit aceasta.c. Regulatoare cu aciune proporional integral (de tip PI)Aceste regulatoare reprezint o combinaie ntre un regulator de tip P i unul de tip I i stabilesc ntre mrimea de ieire xc(t) i mrimea de intrare (t) o relaie de dependen descris de :

.

Factorii KR i care caracterizeaz cele dou componete ale rspunsului regulatorului pot fi modificai independent unul de cellalt.Relaia mai poate fi scris i:

,

unde este constanta de timp de integrare a regulatorului. Ea prezint avantajul c factorul de proporionalitate KR intervine att n componenta proporional ct i n componenta integral, astfel c modificarea lui KR permite modificarea ambelor componente. Aceasta corespunde condiiilor constructive reale ale celor mai multe regulatoare de tip PI.n figura 5. este reprezentat rspunsul la intrare treapt al unui regulator de tip PI.

t0xcKR0tfig.5. Rspunsul la intrare treapt al unui regulator PI

Datorit posibilitii de combinare a celor dou aciuni, proporional i integral, prin modificarea simultan a celor dou constante, regulatoarele PI permit obinerea de caracteristici superioare n realizarea legilor de reglare.d. Regulatoare cu aciune proporional integral (de tip PD)Aceste regulatoare, similar celor de tip PI, reprezint o combinaie ntre un regulator de tip P i unul de tip D i stabilesc ntre mrimea de ieire xc(t) i mrimea de intrare (t) o relaie de dependen descris de :

,unde factorul Td se numete constant derivativ i are dimensiunea timp.Similar ca la regulatoarele PI, relaia poate fi scris i:

,

unde factorul se numete constant de timp derivativ a regulatorului i are dimensiunea timp.n figura 6. este reprezentat rspunsul la intrare treapt al unui regulator de tip PD.

KR0xct0tFig.6. Rspunsul la intrare treapt al unui regulator PD

Din aceleai considerente ca la regulatoarele PI, se prefer ca dependena determinat de regulatoarele PD s fie exprimat prin a doua relaie, deoarece din punct de vedere constructiv, prin modificarea factorului KR este permis i modificarea constantei de timp derivative. Unele regulatoare sunt prevzute cu dispozitive care permit variaia simultan a lui KR i a lui TD, astfel ca produsul KRTD s rmn constant.Analiznd rspunsul la intrare treapt al unui regulator PD se observ ca aciunea componentei derivative se manifest numai la momentul iniial, cnd are loc saltul mrimii de la intrare. Prezena componentei derivative care apare la momentul iniial i este de scurt durat, are ca efect o accelerare a regimului tranzitoriu i deci o reducere a acestuia. Comparativ cu regulatoarele de tip P sau cele de tip I, aceste regulatoare permit posibiliti mai largi de realizare a legilor de reglare.e. Regulatoare cu aciune proporional integral derivativ (de tip PID)Aceste regulatoare sunt cele mai complexe regulatoare cu aciune continu, care asigur performane de reglare superioare, att n regim staionar ct i n regim tranzitoriu. Ele nglobeaz efectele proportional P, integral I i derivativ D expuse mai sus, conform legii de reglare:

+.Dac se ine seama de realizarea constructiv a regulatorului, relaia poate fi scris:

.Rspunsul la intrare treapt al unui regulator de tip PID este reprezentat n figura 7. n care se observ prezena celor trei componente P, I i D:

0t0txcKRFig.7. Rspunsul la intrare treapt al unui regulator PID

Regulatoarele PID au trei parametri ajustabili KR, TI, TD, ceea ce asigur posibiliti mult mai largi n asigurarea legilor de reglare dect la oricare din regulatoarele descrise anterior i explic performanele superioare ale sistemelor de reglare automat prevzute cu aceste regulatoare. Evident c regulatoarele PID au construcii mai complexe i necesit o acordare atent a valorilor celor trei parametri.

Fi pentru activitatea de nvare 1.3.1. Rspunsul indicial al regulatoarelor automate

Competena:Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automat

Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: trasai rspunsul la semnalul treapt al regulatoarelor automate asociai legii de reglare rspunsul indicial

Tipul activitii: Potrivire.



Asociai reprezentrii grafice a rspunsului indicial al unui regulator automat tipul legii de reglare realizat de acesta din lista de mai jos:

lege de reglare de tip P lege de reglare de tip I lege de reglare de tip PI lege de reglare de tip PD lege de reglare de tip PID

Completai tabelul:

Rspuns indicial

Lege de reglare

txc

tKR0xc

KR0xct

t0xcKR

0txcKR



Fi pentru activitatea de nvare 1.3.2. Rspunsul regulatorului automat de tip P la semnalul treapt unitar


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat trasai rspunsul regulatorului automat la o variaie treapt a semnalului de intrareTipul activitii: Studiu de caz



Pentru un regulator automat de tip P se nregistreaz variaiile semnalului de reacie la o variaie treapt a semnalului de referin, pentru mai multe valori ale factorului de amplificare al regulatorului

1. Specificai modul de funcionare al regulatorului (MANUAL sau AUTOMAT) pentru aceste ncercri. Justificai rspunsul.2. Precizai curba de rspuns care corespunde celei mai mari valori a factorului de amplificare.3. Precizai curba de rspuns care corespunde celei mai ridicate benzi de proporionalitate.4. Calculai eroarea staionar pentru curba 15. Referitor la curba de rspuns 3 precizai ce performane au fost mbuntite n comparaie cu rspunsul 1.

Recomandri:- Pentru rezolvarea sarcinilor de lucru consultai fiele de documentare 1.3. i 3.1.- Comparai rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie i corectai eventualele greeli.

Dac rezolvai cerinele din enun trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fiele de documentare i refacei activitatea.

Fi pentru activitatea de nvare 1.3.3. Rspunsul indicial al regulatorului de tip P influena factorului de amplificare aupra performanelor


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat trasai rspunsul regulatorului automat la o variaie treapt a semnalului de intrare precizai influena factorului de amplificare asupra performanelor

Tipul activitii: Studiu de caz

Sugestii:Lucrai pe grupe (3 elevi)


Un sistem de reglare automat este stabilizat n jurul unui punct de funcionare. La momentul t=5minute se aplic o variaie treapt pentru referin de 10%.n figura de mai jos sunt reprezentate trei curbe de variaie ale mrimii de comand pentru 3 valori diferite ale factorului de amplificare al regulatorului (KR): KR1 pentru curba 1, KR2 pentru curba 2 i KR3 pentru curba 3.

a. Definii eroarea staionar.b. Determinai erorile staionare n fiecare caz.c. Determinai o relaie de ordine pentru KR1, KR2 i KR3.

Recomandri: Fiecare elev din echip va determina eroarea staionar pentru unul din rspunsurile indiciale. n echip comparai rezultatele i stabilii relaia de ordine ntre factorii de amplificare Comparai rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie


Fi pentru activitatea de nvare 1.3.4. Analiza rspunsului regulatorului automat de tip PI la semnalul treapt unitar


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat trasai rspunsul regulatorului automat la o variaie treapt a semnalului de intrareTipul activitii: Studiu de caz


Timp de lucru recomandat: 20 de minute

Se izoleaz regulatorul automat unificat dintr-o bucl de reglare pentru a se verifica funcionare acestuia.nregistrarea rspunsului regulatorului de tip PI la o variaie treapt a semnalului de referin este dat n figura de mai jos.

tiind c semnalul de la ieirea regulatorului are gama de variaie 4 20mA:1. Scriei expresia legii de reglare2. Determinai valoarea intensitii curentului electric corespunztoare semnalului de comand nainte de aplicarea variaiei treapt a semnalului de referin.3. Determinai valoarea intensitii curentului electric corespunztoare semnalului de comand la momentul de timp t=55s.4. Determinai eroarea.5. Determinai parametrii regulatorului.6. Calculai banda de proporionalitate a regulatorului tiind c domeniile de variaie ale erorii i semnalului de comand sunt egale.

Comparai rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie i corectai rspunsurile care nu coincid.


Fi pentru activitatea de nvare 1.3.5. Analiza unei bucle de reglare pe baza rspunsului indicial


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: stabilii legea de reglare n funcie de valorile parametrilor regulatorului caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat analizai performanele sistemului pe baza rspunsului indicial


Sugestii:Lucrai n echip


Un sistem de reglare automat este stabilizat n jurul unui punct de funcionare.La momentul t=5minute se aplic o variaie treapt pentru referin de 10%.Graficul de variaie n timp pentru semnalul de referin (xref) i semnalul de reacie (xr) este redat n figura de mai jos.

Parametrii regulatorului automat care are inclus elementul de comparaie sunt: KR=20 Ti=99,99minute TD=0s

Analizai bucla de reglare pe baza variaiei n timp a acestor semnale.

Recomandri: Pe baza valorilor parametrilor regulatorului stabilii legea de reglare realizat. Analiza bucla de reglare din punct de vedere al performanelor Fiecare echip i alege un lider care va prezenta n faa clasei concluziile grupului.


Fi pentru activitatea de nvare 1.3.6. Rspuns indicial cu eroare nul


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: trasai rspunsul regulatorului automat la o variaie treapt a semnalului de intrare determinai eroarea staionar pe baza rspunsului indicial precizai influena parametrilor regulatorului asupra performanelor


Sugestii:Lucrai pe grupe


Un sistem de reglare automat este stabilizat n jurul unui punct de funcionare. La momentul t=5minute se aplic o variaie treapt pentru referin de 10%.Graficul de variaie n timp pentru semnalul de referin (xref) i semnalul de reacie (xr) este redat n figura de mai jos

a. Definii eroarea staionar.b. Calculai eroarea staionar.c. Precizai tipul componentei legii de reglare care a determinat aceast valoare.d. Explicai consecinele creterii accentuate a componentei integrale.

Fiecare echip i alege un lider care va prezenta n faa clasei concluziile grupului.Comparai rspunsurile voastre cu ale celorlalte echipe.


Fi pentru activitatea de nvare 1.3.7. Rspunsul regulatorului de tip PID configurat ca regulator de tip P


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat trasai rspunsul regulatorului automat la o variaie treapt a semnalului de intrareTipul activitii: Studiu de caz



Legea de reglare a unui regulator automat unificat dintr-o bucl de reglare este:

.

Regulatorul automat care conine i elementul de comparaie al sistemului de reglare automat este configurat ca un regulator cu aciune proporional P, cu KR=2.

a. Determinai banda de proporionalitate a regulatorului.b. Precizai care sunt valorile parametrilor TI i TD.c. Semnalul de referin este meninut constant. Semnalul de reacie variaz ca n figur:

0t0xr(%)t(s)-10

Reprezentai grafic xc(t) = f(t)

t(s)0xc(%)



Fi pentru activitatea de nvare 1.3.8. Rspunsul regulatorului de tip PI la treapt unitar


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat trasai rspunsul regulatorului automat la o variaie treapt a semnalului de intrare


Sugestii:Lucrai n echip


Un regulator automat de tip PI are urmtorii parametri: BP = 200% Ti = 5s

a. Determinai valoarea factorului de amplificare a regulatoruluib. Scriei expresia legii de reglarec. tiind c pentru semnalul de comand xc(%) = 50% eroarea este nul, reprezentai grafic variaia semnalului de comnd dac semnalul de referin variaz ca n figur:

0t0xref(%)t(s)-20

t(s)0xc(%)

Recomandri:Fiecare echip i va alege un lider care va prezenta n faa clasei concluziile grupului.Comparai rspunsul vostru cu cel al celorlalte echipe i cu cel prezentat de profesor pe folie.


Fi pentru activitatea de nvare 1.3.9. Analiza rspunsului la semnalul treapt


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: determinai eroarea staionar pe baza rspunsului indicial precizai influena parametrilor regulatorului asupra performanelor asociai rspunsului indicial legea de reglare realizat


Sugestii:Lucrai n echipTimp de lucru recomandat: 15 minute

Un sistem de reglare automat este stabil i are eroarea nul pentru:

xref (%) = xr (%) = 60%

Se trece comutatorul MANUAL / AUTOMAT al regulatorului care include i elementul de comparaie pe poziia AUTOMAT. La momentul t=10s se aplic o variaie treapt de 6% pentru semnalul de referin. Curbele de variaie ale semnalelor de referin i de reacie sunt date n figura de mai jos:

a. Determinai valoarea erorii staionareb. Precizai legea de reglare realizat. Justificai.c. Ce soluie adoptai pentru micorarea erorii staionare? Justificai.d. Mrirea factorului de amplificare al regulatorului determin mbuntirea performanelor buclei de reglare? Justificai

Recomandri:Fiecare echip i va alege un lider care va prezenta n faa clasei concluziile grupului.Comparai rspunsul vostru cu cel al celorlalte echipe i cu cel prezentat de profesor pe folie.


Fi pentru activitatea de nvare 1.3.10. Compararea rspunsurilor indiciale Competena:Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automat

Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat precizai influena parametrilor regulatorului asupra performanelor asociai rspunsului indicial legea de reglare realizatTipul activitii: Studiu de cazSugestii:Lucrai pe grupe (3 elevi) Timp de lucru recomandat: 15 minute

n figura de mai jos sunt reprezentate rspunsurile indiciale (trei curbe notate cu 1, 2, 3) la o variaie treapt a erorii pentru trei configurri ale regulatorului automat: RA de tip P; RA de tip PI; RA de tip PID.

6050t(s)(%)xc(%)213

1. Scriei expresia legii de reglare pentru fiecare configurare i denumii parametrii regulatorului.2. Determinai amplitudinea semnalului treapt.3. Indicai legea de reglare corespunztoare fiecrei curbe. Justificai rspunsul.

Recomandri: Fiecare elev din echip va rezolva sarcinile de lucru pentru una din configurrile regulatorului Discutai n echip soluiile gsite. Comparai rspunsurile voastre cu cele prezentate de profesor pe folie.


Tema 2. Legi de reglareFia de documentare 2.1. Obinerea legilor de reglare tipizateFuncia principal a regulatoarelor automate const n obinerea legii de reglare dorite. Obinerea unei anumite legi de reglare din cadrul celor tipizate P, I, PI, PD sau PID este asigurat prin intermediul circuitelor de corecie conectate n circuitele de intrare sau n circuitele de reacie negativ local ale amplificatoarelor.n cazul regulatoarelor automate electronice (RAE) amplificatoarele sunt electronice, iar circuitele de corecie sunt realizate cu componente pasive de circuit (rezistoare i condensatoare).n cele ce urmeaz este ilustrat obinerea legilor de reglare tipizate pentru RAE considernd c este utilizat un amplificator operaional cu circuite integrate.Simbolul utilizat pentru AO este prezentat n figura 1:

borna 1 borna de intrare neinversoareborna 2 borna de intrare inversoareborna 3 borna de ieireborna 4 born la care se conecteaz polul pozitiv al sursei de alimentareborna 5 born la care se conecteaz polul negativ al sursei de alimentare1-23+4-5fig.1. Simbolul AOa. Legea de reglare de tip P

I1IiI2unui-U1U2R1R2U1 tensiunea de intrare n regulatorul P ()U2 tensiunea de ieire din regulatorul P (xc)Ui tensiunea bornei inversoareUn tensiunea bornei neinversoareSchema unui bloc pentru realizarea legii de reglare de tip P este reprezentat n figura 2.

Fig.2. Schema unui bloc de reglare de tip P

Aplicnd teoremele lui Kirchhoff i innd cont de proprietile amplificatoarelor operaionale se obine pentru tensiunea de ieire din regulatorul P:

.Notnd:

, relaie analoag cu:

Semnul minus indic polaritatea invers a tensiunii de ieire U2 fa de tensiunea de intrare U1 ca urmare a aplicrii semnalului la borna inversoare. b. Legea de reglare de tip ISchema unui bloc pentru realizarea legii de reglare de tip I este reprezentat n figura 3.

U2IiI1I2-U1R1C2unFig.3. Schema unui bloc de reglare de tip ISemnalul de intrare este aplicat la borna inversoare, iar circuitul de corecie are o rezisten R1 n circuitul de intrare i o capacitate C2 n circuitul de reacie.

Aplicnd teoremele lui Kirchhoff i innd cont de proprietile amplificatoarelor operaionale se obine pentru tensiunea de ieire din regulatorul I:Prin integrarea acestei relaii se obine:cu Ti=R1C2.

Relaia de dependen a mrimii de ieire din regulator n funcie de mrimea de intrare este analoag cu:

.Semnul minus se datorete aplicrii semnalului de intrare la borna inversoare.c. Legea de reglare de tip D

U2IiI1I2-U1R2C2unfig. 4. Schema unui bloc de reglare tip DSchema de principiu pentru obinerea acestei legi este reprezentat n figura 4.

Aplicnd teoremele lui Kirchhoff i innd cont de proprietile amplificatoarelor operaionale se obine pentru tensiunea de ieire din regulatorul D:, cu Td = R2C2.

Relaia de dependen a mrimii de ieire din regulator n funcie de mrimea de intrare este analoag cu:

Legea de reglare de tip D nu se folosete singur, separat, dar componenta derivativ D intervine n legile de reglare PD i PID.d. Legea de reglare de tip PI

U2IiI1I2-U1R1C2unR2fig.5. Schema unui bloc de reglare de tip PILegea de reglare de tip PI se obine prin combinarea schemelor din figura 2. i figura 3. rezultnd n cazul aplicrii semnalului de intrare la borna neinversoare schema din figura 5.

Se obine pentru semnalul de ieire:,sau:

unde:

i Relaia este similar cu:

,

Semnalul de intrare poate fi aplicat i la borna neinversoare, circuitul de reacie i cel al bornei inversoare coninnd aceleai elemente.n practic schema se completeaz cu un poteniometru P care asigur posibilitatea modificrii suplimentare a parametrilor, conform schemei din figura 5.

fig. 6. Schema blocului de reglare tip PI cu poteniometru pentru modificarea parametrilorU2IiI1I2-U1R1C2unR2 P

e. Legea de reglare de tip PD

Considernd aceleai polariti ale semnalelor i meninnd aproximaiile fcute anterior se obine pentru semnalul de la ieire relaia:,unde: i fig. 7. Schema unui bloc de reglare tip PDI1IiI2unui-U1U2R1R2I1C1Legea de reglare de tip PD se obine prin combinarea schemelor din figura 2. i figura 4. rezultnd n cazul aplicrii semnalului de intrare la borna neinversoare schema din figura 6.

Relaia este similar cu:

Semnalul de intrare poate fi aplicat i la borna neinversoare, circuitul de reacie i cel al bornei inversoare coninnd aceleai elemente.

f. Legea de reglare de tip PID

I1IiI2unui-U1U2R1R2I1C1C2fig. 8. Schema unui bloc de reglare de tip PIDSemnalul de ieire are expresia:,unde:; ; Legea de reglare de tip PID se obine prin combinarea schemelor din figurile 2., 3. i 4. , rezultnd n cazul aplicrii semnalului de intrare la borna neinversoare schema din figura 8.

deci o lege PID analoag cu cea definit de:

.n cazul obinerii legii de reglare PID cu un singur amplificator operaional, parametrii regulatorului sunt interdependeni, modificarea unui parametru conducnd la modificarea celorlali parametri.Prin folosirea unor circuite separate pentru obinerea componentelor legii de reglare se asigur o independen total a parametrilor de acordare KR, Ti i Td.

xcPIDfig.9. Principiul realizrii legii PID cu parametri independenin figura 9 este prezentat principiul realizrii legii PID cu parametri independeni, n care blocul sumator, prevzut cu o reacie negativ pentru modificarea factorului KR, realizeaz nsumarea semnalelor de ieire din blocurile P, I, D.

Fi pentru activitatea de nvare 2.1.1. Legi de reglare


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s precizai: expresia legii de reglare pentru diferite tipuri de RA parametrii care caracterizeaz legile de reglare asociai tipului de regulator automat legea de reglare realizat


Sugestii: Putei lucra n grupe mici (2 3 elevi) sau individualTimp de lucru recomandat: 10 minute

n coloana A sunt enumerate diferite tipuri de regulatoare automate, iar n coloana B expresiile matematice ale legilor de reglare corespunztoare acestora. Scriei pe fia de lucru asocierile corecte dintre fiecare cifr din coloana A i litera corespunztoare din coloana B. A. Tip RAB. Lege de reglare

1. Pa.

2. Ib.

4. PI

d. ,

5. PD

e. .

6. PIDf.

g. +.

Dac ai fcut corect toate asocierile trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 2.1. i refacei activitatea.

Fi pentru activitatea de nvare 2.1.2. Obinerea legilor de reglare pentru regulatoarele automate electronice


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai expresia legii de reglare pentru diferite tipuri de RA asociai tipului de regulator automat legea de reglare realizat selectai structura blocului de reglare a regulatorului automat electronic n funcie de legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat




Asociai schemelor de principiu a blocurilor de reglare ale regulatoarelor automate electronice legile de reglare din lista de mai jos:

,

.

,

+.

+.

Completai tabelul de mai jos.

Schema de principiu a blocului de reglareLege de reglare

U2IiI1I2-U1R1C2unR2 P

I1IiI2unui-U1U2R1R2I1C1

I1IiI2unui-U1U2R1R2I1C1C2

I1IiI2unui-U1U2R1R2

Dac ai fcut corect toate asocierile trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 2.1 i refacei activitatea.Fi pentru activitatea de nvare 2.1.3. Legea de reglare de tip P



Tipul activitii: Diagrama pianjen



Folosind fiele de documentare 2.1 i 1.3 i alte surse de informare (caietul de notie, documentaii tehnice, reviste de specialitate, internet, etc) organizai informaiile despre regulatorul de tip P dup urmtorul model:

Rspuns semnal treptLege de reglareRegulator tip PParametriSchem de principiuPerformane

Evideniai prin conectori () legturile care se stabilesc ntre blocuri.


Fi pentru activitatea de nvare 2.1.4. Determinarea factorului de amplificare


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: determinai factorul de amplificare pe cale experimental

Tipul activitii: Lucrare de laborator



Realizai circuitul din figura de mai jos pe platforma experimental din laborator.Determinai factorul de amplificare.

R4R3R2R1 Ieire U2 + - +15V -15V R5 Intrare 1 2 3 4 5 6 7 8 AO U1

Mod de lucru: Conectai la intrare generatorul de funcii Pentru vizualizarea tensiunii de intrare conectai sonda corespunztoare canalului A la intrare, iar pentru msurarea tensiunii de ieire, sonda corespunztoare canalului B la ieire, conform schemei. Reglai generatorul de funcii astfel nct s obinei la intrare un semnal triunghiular cu frecvena de 1000 Hz i valoarea vrf la vrf de 1V. Vizualizai forma de und a semnalului de ieire. Reprezentai pe fia de lucru forma de und a semnalului de intrare i de ieire. Comparai cele dou forme de und. Analizai rezultatele i tragei concluziile. Calculai factorul de amplificare i comparai cu valorile obinute n urma msurtorilor. Desfacei conexiunile ntre bornele 1 2 i 3 4 i conectai bornele 5 6 i 7 8. Repetai paii anteriori. Desfacei conexiunile ntre bornele 7 8 i conectai bornele 3 4. Repetai paii anteriori. Desfacei conexiunile ntre bornele 3 4 i 5 6 i conectai bornele 1 2 i 7 8. Repetai paii anteriori.

Completai urmtorul tabel:

Conexiune borne

KR

1-2 i 3-4

5-6 i 7-8

3-4 i 5-6

1-2 i 7-8

ntocmii un referat care va conine: scurt prezentare a principiului lucrrii; schema de conexiuni electrice; tabel cu rezultatele determinrilor experimentale; concluzii

Fi pentru activitatea de nvare 2.1.5. Legea de reglare de tip PID



Tipul activitii: Concasare



Schema de principiu a unui bloc de reglare de tip PID este dat n figura de mai jos

-U1U2R1R2C1C2

Analizai urmtoarele situaii:1. Se elimin din schem C1;2. Se elimin din schem C2 i se nlocuiete cu un rezistor R3;3. Se elimin din schem C1 i C2 i se nlocuiesc cu rezistoarele R3(n locul lui C1), respectiv R4(n locul lui C2);4. Se mrete R1 de trei ori i se micoreaz C1 de trei ori, restul componentelor fiind nemodificate;5. Se micoreaz R2 de patru ori i se mrete C2 de patru ori, restul componentelor fiind nemodificate;6. Se mrete R2 de dou ori, restul componentelor fiind nemodificate;7. Se micoreaz R1 de dou ori, restul componentelor fiind nemodificate;8. Se schimb R1 i R2 ntre ele.

Pentru fiecare situaie analizat:a. Reprezentai pe foaie schema de principiu a blocului de reglare obinutb. Precizai legea de reglare realizat de acestac. Determinai parametrii regulatoruluid. Formulai concluzii pe baza analizei efectuate

Sugestii:

Clasa este mprit n 8 grupe. Fiecare grup analizeaz o situaie astfel: grupa 1 situaia 1 grupa 2 situaia 2 grupa 3 situaia 3 grupa 4 situaia 4 grupa 5 situaia 5 grupa 6 situaia 6 grupa 7 situaia 7 grupa 8 situaia 8

Fiecare grup i alege un lider care va prezenta n faa clasei rezultatele analizei efectuate.


Fi pentru activitatea de nvare 2.1.6. Obinerea legilor de reglare PI i PD din legea de reglare de tip PID



Tipul activitii: Problematizare



n tabelul de mai jos sunt date expresiile legilor de reglare pentru regulatoarele automate de tip PI, PD i PID.

Tip regulator automat

Lege de reglare

PI

.

PD

,

PID

+.

Prin modificarea parametrilor si un regulator automat electronic de tip PID poate fi transformat ntr-un regulator de tip PD, sau unul de tip PI.

a. Pentru fiecare tip de regulator automat reprezentai schema de principiu a blocului de reglare, precizai parametrii, denumirea acestora i unitatea de msur.b. Analizai posibilitile transformrilor legii PID n PI sau PD i precizai valorile fixate pentru parametrii regulatorului PID n fiecare caz.c. Completai urmtorul tabel:

PID PDPID PI

KR=KR=

Ti=Ti=

Td=Td=

Recomandri: Fiecare echip i alege un lider care va prezenta soluiile gsite n faa clasei. Comparai soluiile voastre cu cele prezentate de celelalte echipe.


Tema 3. Obinerea legilor de reglare pentru regulatoare automate electronice i mecaniceFia de documentare 3.1. Regulatoare automate electronice liniare Regulatoarele automate electronice (RAE) fac parte din sistemele de reglare automat att pentru procese lente ct i pentru procese rapide i au n componena lor circuite electronice cu ajutorul crora realizeaz caracteristicile funcionale necesare.Avantaje RAE: obinere relativ uoar a legilor de reglare; inerie redus; posibiliti largi de miniaturizare; consum energetic redus; posibiliti de transmitere a semnalelor la distan; posibiliti de cuplare la calculator.Un dezavantaj al RAE n comparaie cu regulatoarele pneumatice i cele hidraulice este faptul c nu prezint siguran suficient n medii explozive sau inflamabile. Structura unui RAE este prezentat n figura 1.

Fig.1. Schema bloc a unui regulator automat electronicXrxcde la calculatorde la alt regulatorde la un operator manualBloc de comutare a semnalului de referinBloc de afiareBloc calcul eroareBlocuri de limitare Bloc se semnalizare optic i acusticBloc de echilibrareUnitate de reglareBloc de comand manualBloc de comutare a regimului de funcionarespre EE

Elementul principal este unitatea de reglare n care este elaborat legea de reglare sau algoritmul de reglare. Unitatea de reglare este alctuit din amplificatoare operaionale la care sunt conectate circuite de corecie alese corespunztor legii de reglare dorite.Eroarea sau mrimea de abatere este calculat att n unitatea de reglare ct i n blocul de calcul al erorii. Deoarece mrimea de referin poate fi prescris de: un operator; un alt regulator; un calculator,este necesar introducerea unui bloc de comutare a semnalului de referin.Mrimea de comand pentru acionarea elementului de execuie este furnizat fie de unitatea de reglare, fie de la un dispozitiv de comand manual, fie de la un calculator prin intermediul comutatorului ce permite trecerea pe regimul de funcionare automat-manual. Pentru ca trecerea de pe manual pe automat i invers s se fac fr vibraii brute ale mrimii de comand este necesar circuitul de echilibrare.Conform schemei bloc din figura 1. RAE mai conine: blocuri de limitare a semnalelor n limite admisibile; bloc de afiare a semnalelor de comand, ieire i eroare; blocuri de semnalizare optic i acustic n cazul depirii limitelor admisibile de mrimea de comand.Principalele elemente componente ale RAE sunt:a. Circuite pentru realizarea legii de reglareAceste circuite denumite i circuite de corecie sau elemente de corecie au fost prezentate n fia suport 2.1.b.Elementul de comparaie (EC)Este inclus n blocul de reglare i are rolul de a compara mrimea de referin (xi) cu mrimea de reacie (xr).n figura 2. este reprezentat cea mai simpl variant a unui EC realizat cu un amplificator operaional n montaj diferenial.

Pentru notaiile din figur:U1 semnalul de reacie (mrimea de reacie) iU2 semnalul de referin (mrimea prescris),se obine pentru tensiunea de ieire:,semnalul de ieire fiind proporional cu eroarea .U1-R1R1R2U2Uefig.2. Circuit de comparaie cu AO n montaj diferenialc.Elemente de interfa cu operatorulAu rolul de a realiza n ambele sensuri legtura ntre regulatorul automat i operator i cuprind butoane i comutatoare pentru ca operatorul s poat: modifica anumite condiii de funcionare; stabili valorile constantelor ce intervin n legea de reglare; efectua trecerea de la funcionarea automat la funcionarea cu comand manual a IT i invers.d.Elemente de interfa cu calculatorulSunt instalate pe toate legturile dintre calculator i sistemul de reglare automat, pe cele prin care calculatorul primete informaii de la SRA i pe cele prin care sunt transmise comenzi spre SRA.e.Surse de alimentarePermit alimentarea cu o tensiune stabilizat, reglabil.Regulatoare automate electronice pentru procese lenteDomeniul proceselor lente se caracterizeaz prin constante de timp mai mari de 10s i cuprinde marea majoritate a proceselor industriale n care se realizeaz reglri de temperatur, presiune, debit, nivel etc. O alt caracteristic general a proceselor lente const n faptul c timpul mort nu este neglijabil i trebuie luat n consideraie n proiectarea regulatoarelor electronice. Din cauza vitezelor mici de variaie a semnalelor, constantele de timp Ti i Td au valori mari, ceea ce impune utilizarea de amplificatoare operaionale i circuite de corecie cu componente pasive de bun calitate, ale cror caracteristici s nu varieze n timp.n figura 3. este prezentat structura general a unui RA din sistemul unificat destinat reglrii proceselor lente. De fapt acest sistem cuprinde o gam larg de regulatoare liniare cu aciune continu i regulatoare neliniare.

Modul adaptor de intrareXrxi-+AfiareModul PIModul convertor de ieireModul D+-fig.3. Schema bloc a unui regulator din SEROM

Principalele module componente ale RAE liniare din sistemul unificat sunt: Modulul adaptor de intrare care conine elementul de comparaie realizat cu dou amplificatoare operaionale, un bloc pentru afiarea valorii abaterii pe placa frontal a regulatorului i un bloc de filtrare prin care este trecut numai semnalul de reglat. Modulul PI, de fapt un modul P+PI realizeaz componentele legii de reglare. Modulul D deriveaz numai semnalul a crui valoare depinde de mrimea de reacie ceea ce conduce la evitarea ocurilor n funcionarea instalaiei tehnologice. Modulul convertor de ieire asigur obinerea la ieire a semnalului unificat 4...20 mA curent continuu.

Caracteristicile generale ale RAE liniare din sistemul unificat: blocurile de reglare sunt realizate cu amplificatoare electronice integrate cu performane ridicate, cureni de intrare foarte mici. semnalul de eroare este prelucrat dup o lege de reglare de tip PI iar mrimea de reacie dup o lege PID, pentru evitarea ocurilor provocate de componenta derivativ asupra instalaiei tehnologice. pentru limitarea efectelor zgomotelor sunt prevzute filtrri ale semnalelor. semnalul de intrare, respectiv de ieire sunt semnale unificate.Regulatorul PID continuu pentru procese lente Este un regulator cu structur PID ce face parte din sistemul unificat cu circuite integrate i este destinat utilizrii n bucle de reglare automat aferente proceselor tehnologice lente, cnd elementele de execuie sunt de tip continuu. n funcie de variantele de echipare, cu sau fr surs intern de referin, cu circuit de reacie operaional ce permite obinerea unei legi de reglare PI sau PID, se deosebesc diferite variante ale acestor regulatoare. Ansamblul funcional se gsete ntr-o carcas paralelipipedic, montat pe un saiu glisant, schema electric fiind echipat pe module debroabile, cu un panou frontal avnd elementele principale de comand i semnalizare.

1.Indicator abatere 6.Buton pentru echilibrare 2.Indicator semnal de ieire 7.Buton sensibilitate abatere 3.Indicator referin intern 8.Butoane acionare semnal ieire 4.Buton comand referin intern 9.Comutator automat/manual A/M 5.Comutator referin intern/extern I/E Fig. 4. Panoul frontal al RA Cu ajutorul butoanelor din interiorul regulatorului operatorul poate efectua urmatoarele comenzi interne: prescrierea parametrilor de acordare BP, Ti , Td ; tipul de comand, direct/ invers, n functie de caracteristica elementului de execuie; stabilirea limitelor semnalului de ieire. Parametrii de acordare sunt: BP: 2%...500% continuu; 2%...1000% la comand special Ti : 1s... 2000s Td: 0,6s...600s Limitarea inferioara a semnalului de iesire: 0% Limitarea superioara a semnalului de iesire: 100%. Regulatoare automate electronice pentru procese rapideProcesele rapide se caracterizeaz prin viteze mari de variaie a mrimilor reglate, mai mici de 10s, procese ntlnite n domeniul acionrilor electrice i echipamentelor electroenergetice.n cadrul proceselor rapide cele mai frecvent mrimi reglate sunt: mrimi de poziie (deplasri liniare, unghiulare) viteze liniare sau de rotaie mrimi electrice i magnetice (intensitatea curentului electric, tensiune electric, flux magnetic).Condiii impuse sistemelor de reglare automat pentru procese rapide: gam larg de variaie a mrimii reglate vitez mare de rspuns (efectul unei variaii brute a sarcinii trebuie nlturat n 100ms.) precizie mare a reglrii (1% sau chiar 0,1%) constan n timp a parametrului reglat; nivel redus al semnalelor de intrare.Elementele de automatizare folosite n sistemele de reglare automat a proceselor rapide prezint particulariti datorit condiiilor enumerate mai sus i datorit naturii mrimilor reglate.Astfel RAE pentru procese rapide trebuie s fie compatibile cu elementele de execuie, de obicei electrice, specifice acestor procese. Legile de reglare se obin pe baza acelorai scheme electrice ca n cazul proceselor lente, cu deosebirea c valorile rezistenelor i capacitii condensatoarelor din circuitele de corecie sunt mai mici deoarece constantele de timp Ti i Td sunt mai mici.

UUrUiRsZ3Z2Z1R0R0- A+fig.5. Schema de principiu a RAE pentru procese rapiden figura 5. este prezentat schema bloc a RAE pentru procese rapide folosit n sistemul unificat.

Acesta cuprinde:EC (cele dou rezistoare R0) care compar semnalul de referin (Ui) cu semnalul de reacie (Ur)Amplificatorul diferenial ACircuitul de reacie (impedanele Z1, Z2 i Z3).Rs rezistorul de sarcin

76

Fi pentru activitatea de nvare 3.1.1. Regulatoare automate electronice liniare


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s precizai: caracteristicele regulatoarelor automate electronice liniare blocurile componente ale regulatoarelor automate electronice liniare avantajele i dezavantajele regulatoarelor automate electronice liniare

Tipul activitii: Expansiune

Sugestii: Putei lucra n grupe mici (2 3 elevi) sau individual

Timp de lucru recomandat: 10 minute.

Pornind de la urmtoarele dou enunuri incomplete realizai un eseu de aproximativ 10 rnduri, intitulat Regulatoare automate electronice liniare. Pentru dezvoltarea ideilor coninute n enunuri i pentru realizarea eseului folosii cel puin 10 cuvinte din lista dat mai jos.

Regulatoarele automate electronice liniare fac parte din sistemele de ....... pentru procese ....... i pentru procese rapide.

Principalele elemente componente sunt ....... pentru realizarea ....... , elementul de comparaie, elementele de ....... cu operatorul i ....... i sursa de alimentare

Lista de cuvinte: afiare, amplificator operaional, avantaje, calculator, corecie, dezavantaje, interfa, lege de reglare, limite admisibile, mediu exploziv, miniaturizare, montaj diferenial, procese lente, reglare automat, semnalizare, siguran n funcionare, transmitere semnale

Evaluare:Dac rezolvai cerinele din enun trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 3.1 i refacei activitatea.

Fi pentru activitatea de nvare 3.1.2. Schema bloc a unui regulator automat electronic


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s precizai: blocurile componente ale regulatoarelor automate electronice liniareTipul activitii: Potrivire.


Timp de lucru recomandat: 10 minute.

n figura de mai jos este reprezentat schema bloc a unui regulator automat electronic

xcde la calculatorde la alt regulatorde la un operator manualBloc calcul eroareBlocuri de limitare spre EE

Completai schema bloc a regulatorului automat electronic cu denumirile corespunztoare ale blocurilor din urmtoarea list: bloc de afiare, bloc de comutare a semnalului de referin, bloc de comutare a regimului de funcionare, bloc de echilibrare, bloc de comand manual, bloc de semnalizare optic i acustic, unitate de reglare.

Dac toate blocurile au fost completate corect trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 3.1 i refacei activitatea.

Fi pentru activitatea de nvare 3.1.3. Regulatorul automat electronic liniar (2)


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: precizai blocurile componente ale regulatoarelor automate electronice liniare identificai semnalele de intrare i ieire din fiecare bloc explicai rolul funcional al fiecrui bloc explicai rolul comutatoarelor precizai mrimile indicate de aparatele indicatoare

Tipul activitii: Metoda grupurilor de experi



n figura de mai jos este prezentat schema bloc a unui regulator automat electronic.Analizai schema din urmtoarele puncte de vedere:1. blocuri componente2. semnale3. aparate indicatoare4. comutatoare5. reglaje posibile

Suntei mprii n echipe alctuite din 5 elevi. Fiecare elev din echip primete un numr de la 1 la 5. Formai 5 grupuri de experi astfel: grupul de experi nr. 1 va fi format din toi elevii cu numrul 1 grupul de experi nr. 2 va fi format din toi elevii cu numrul 2 grupul de experi nr. 3 va fi format din toi elevii cu numrul 3 grupul de experi nr. 4 va fi format din toi elevii cu numrul 4 grupul de experi nr. 5 va fi format din toi elevii cu numrul 5

Fiecare grup de experi va analiza timp de 10 minute schema bloc a regulatorului automat electronic din punctul de vedere corespunztor din enun.Dup ce ai devenit experi n subtema studiat revenii n echipele iniiale i timp de 10 minute mprtii colegilor de echip concluziile analizei efectuate.

Manual Automat( 2 )xrefxc( 3 )( 7 ) Ref.intRef.extxrefxrDe la traductor( 1 ) :reglajexr( 19 )( 18 )( 17 )( 16 )( 15 )( 14 )( 13 )( 12 )( 11 )( 10 )( 9 )( 8 )( 5 )( 6 )( 4 )IDIDREFERININTERNREFERINEXTERNBloc de limitareMODULEP I DComand manualGenerator semnal de referin

Dac ai rezolvat cerinele corect trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 3.1 i refacei activitatea.

Fi pentru activitatea de nvare 3.1.4. Indicatorul mrimii de comand al unui regulator automat electronicCompetena:Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automat

Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: precizai mrimile indicate de aparatele indicatoare ale regulatorului automat electronic pe baza citirilor efectuateTipul activitii: Studiu de caz



n figura de mai jos este reprezentat aparatul indicator al mrimii de comand de pe panoul frontal a dou regulatoare automate electronice.

0%100%0%100%

tiind c regulatoarele sunt unificate i furnizeaz la ieire un semnal de curent continuu cu gama de variaie 4 20mA:1. Precizai valoarea mrimii de comand indicat n fiecare caz2. Determinai valoarea intensitii curentului care corespunde fiecrei indicaii.

Comparai rspunsurile voastre cu cele ale colegului de banc i apoi cu cele prezentate de profesor pe folie.

Dac ai rezolvat cerinele corect trecei la urmtoarea activitate, n caz contrar consultai fia de documentare 3.1 i refacei activitatea.Fi pentru activitatea de nvare 3.1.5. Aparatele indicatoare ale unui regulator automat electronic liniar


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: identificai aparatele indicatoare ale regulatoarelor electronice precizai mrimile indicate de aparatele indicatoare pe baza citirilor efectuateTipul activitii: Studiu de caz

Sugestii:Lucrai pe grupe (4 elevi)

Timp de lucru recomandat: 15 minuten figura de mai jos sunt reprezentate aparatele indicatoare de pe panoul frontal al unui regulator automat electronic ale urmtoarelor mrimi: mrime de referin (xref) eroare () mrime de comand (xc) mrime de reacie (xr)

0%100%0%100%-15%+15%0%100%-15%+15%

Regulatorul unificat furnizeaz la ieire un semnal de curent continuu cu gama de variaie 4 20mA i este configurat ca un regulator de tip P.

Pe baza analizei poziiei celor patru indicatoare i a relaiilor dintre mrimi stabilii pentru fiecare aparat mrimea corespunztoare indicat. Scriei n ptratul cu chenar rou din dreptul fiecrui indicator valoarea mrimii indicate i simbolul mrimii respective.Determinai banda de proporionalitate a regulatorului.

Recomandri:

fiecare elev din echip determin pentru cte un indicator valoarea mrimii indicate discutai n echip i precizai pentru fiecare indicator mrimea indicat de acesta. n echip, pe baza legii de reglare determinai factorul de amplificare i apoi banda de proporionalitate comparai rspunsurile voastre cu cel prezentate de profesor pe folie.


Fi pentru activitatea de nvare 3.1.6. Elementul de comparaie al unui regulator automat electronic


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: identificai dup schem elementul de comparaie al regulatorului automat electronic determinai dependena ntre mrimile de intrare i ieire din elementul de comparaie asociai semnalelor de intrare i ieire mrimile corespunztoare din sistemul de reglare automat




n figura de mai jos este reprezentat schema elementului de comparaie al unui regulator automat electronic cu amplificator operaional n montaj diferenial

R2U1-R1R1R2U2Ue

1. Calculai expresia tensiunii de ieire n funcie de U1, U2, R1 i R2 2. Precizai ce valoare a tensiunii indic un voltmetru conectat la ieire dac U1=U2. 3. tiind c tensiunile U1 i U2 corespund semnalelor de reacie, respectiv referin, pentru ce valori ale lui R1 i R2 tensiunea de ieire corespunde semnalului de eroare.

Comparai rspunsurile voastre cu cel prezentate de profesor pe folie.


Fi pentru activitatea de nvare 3.1.7. Legea PID cu parametri independeni


Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: identificai dup scheme circuite ale regulatoarelor automate electronice liniare caracterizai regulatorul automat dup legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de elementele circuitului de corecie


Sugestii:Lucrai n echip (4 elevi)


n figura de mai jos sunt date scheme electrice pentru diferite circuite ale unui regulator automat electronic liniar.

C1R1+R3R4+

R0R0R0R0+R2C2+

Analizai posibilitatea obinerii legii de reglare PID cu parametri independeni.Determinai parametrii regulatorului.

Recomandri: Constituii echipe de cte 4 elevi. Fiecare elev din echip va analiza schema unui circuit. Identificai mai nti circuitul, precizai rolul acestuia i relaia dintre mrimile de intrare i ieire. Consultai fiele de documentare 3.1 i 2.1. Discutai n echp i propunei o soluie. Echipa prin liderul ei va prezenta soluia gsit n faa clasei.


Fi pentru activitatea de nvare 3.1.8. Regulatoare automate electronice pentru procese lenteCompetena:Stabilete legea de reglare dup care funcioneaz un regulator automat

Obiective vizate:Dup efectuarea acestei activiti vei fi capabili s: caracterizai procesele lente precizai caracteristicele regulatoarelor automate electronice (RAE) pentru procese lente identificai elementele componente n schema bloc a RAE pentru procese lente precizai rolul modulelor componente

Tipul activitii: Diagrama pianjen



Folosind fia de documentare 3.1. i alte surse de informare (caietul de notie, documentaii tehnice, reviste de specialitate, internet, etc) organizai informaiile despre regulatorul automat electronic (RAE) pentru procese lente dup urmtorul model:

Rol moduleModule componenteRAE pentru procese lenteCaracteristici generale RAE procese lenteSchem blocCaracterizare procese lenteEvideniai prin conectori () legturile care se stabilesc ntre blocuri.


Fi pentru activitatea de nvare 3.1.9. Regulatorul automat pentru procese lente ELC 1132 lege de reglare PD


Obiective vizate:Dup parcurgerea acestei activiti vei fi capabili s: precizai expresia legii de reglare pentru diferite tipuri de RA asociai tipului de regulator automat legea de reglare realizat precizai parametrii regulatorului n funcie de legea de reglare realizat

Tipul activitii: Problematizare



Regulatorul automat ELC 1132 are urmtoarele game de variaie pentru parametri: BP: 2%...500% ; Ti : 1s... 2000s; Td: 0,6s...600s.Analizai posibilitatea transformrii regulatorului PID ntr-un regulator PD cu urmtorii parametri: KR=0,5 Td=10sPrecizai valorile parametrior regula

Date post:	04-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	gaby-filipescu
View:	233 times
Download:	0 times

07_Sisteme de reglare automata II.docx

Documents