STØTFRI OMKOPLING
(BUMPLESS TRANSFER)
Beskrivelse av systemet som simuleres
Simulatoren simulerer et reguleringssystem for temperaturen i en tank
med kontinuerlig gjennomstrømning av vann. (Vannet varmes opp av et heteelement, som styres av pådraget fra regulatoren. Temperaturen måles av
en temperaturmåler.)
Du kan via simulatorens frontpanel velge om temperaturregulatoren skal
ha eller ikke ha støtfri omkopling (eng.: bumpless transfer) mellom
automatisk og manuell modus. Praktiske regulatorer bør ha støtfri
omkopling. Støtfri omkopling sikrer at pådraget ikke endres brått ved
omkopling fra automatisk til manuell modus og motsatt.
Hvordan er støtfri omkopling realisert i PID-regulatoren i simulatoren?
Først litt om PID-regulatorfunksjonen. Den beregner pådraget slik:
u = u0 + up + ui + ud
der u0 er det nominelle pådraget, som er en
(justerbar) konstant. Når regulatoren er i manuell modus, er u = u0.
- Støtfri omkopling fra automatisk til manuell modus er
realisert ved at u0 får verdi lik pådraget u rett før
omkoplingen.
- Støtfri omkopling fra manuell til automatisk modus er
realisert ved at u0 beholder sin verdi fra manuell modus og up,
ui og ud settes lik 0 rett etter omkoplingen.
Dersom støtfri omkopling er deaktivert (hvilket er mulig i denne
simulatoren), beholder u0 sin verdi fra automatisk modus også i
manuell modus (den får altså ikke verdi lik verdien av u rett før
omkoplingen). Også ved omkopling fra manuell til automatisk modus,
beholder u0 sin verdi (dette er samme implementering som ved
støtfri omkopling)
Mål
Målet med denne simulatoren er å demonstrere viktigheten av en PID-regulator
har støtfri omkopling.
Motivasjon
Støtfri omkopling er en viktig egenskap ved praktiske PID-regulatorer. Du kan
regne med at støtfri omkopling er implementert i kommersielle PID-regulatorer.
Hvis du selv skal implementere en PID-regulator, bør den absolutt ha støtfri
omkopling.
Prosessens normale arbeidspunkt defineres slik:
- Tanktemperaturen T er 50 grader C. Temperaturreferansen Tr
er tilsvarende 50 grader C.
- Innløpstemperaturen Tinn er 20 grader C.
Regulatorens PID-parametre kan være Kp = 6,7, Ti = 250
min og Td = 63 min (som er funnet vha. Ziegler-Nichols'
lukket-sløyfe-metode).
Med mindre annet oppgis, skal oppgavene utføres mens simulatoren
kjører.
- Regulering uten støtfri
omkopling:
- Regulatoren skal først stå i automatisk modus. Deaktivér
støtfri omkopling vha. den aktuelle bryteren på PID-regulatorens
parameterfelt. For tydelig å demonstrere ulempen ved å ikke bruke
støtfri omkopling, skal du sette den nominelle pådragsverdien u0
lik 0. La temperaturen svinge seg inn til referansen (lik 50
grader C) (integralleddet i regulatoren vil sørge for at det statiske
reguleringsavviket blir 0, selv om u0 er lik 0).
- Kople regulatoren over til manuell modus, hvilket innebærer at
pådraget på prosessen er u0, som er 0. Hvordan arter
reguleringen seg ved omkoplingen til manuell modus?
- Kople regulatoren over til automatisk modus, hvilket innebærer at
pådraget er lik summen av u0 og P-, I- og D-leddet. Hvordan
arter reguleringen seg?
- Regulering med støtfri
omkopling:
- Regulatoren skal først stå i automatisk modus. Aktivér
støtfri omkopling vha. den aktuelle bryteren på PID-regulatorens
parameterfelt. Du kan gjerne la den nominelle pådragsverdien u0
være 0. La temperaturen svinge seg inn til referansen (lik 50
grader C).
- Observer verdien av pådraget u (det forutsettes at
reguleringsavviket er null, jf. deloppgave 2a). Kople regulatoren over
til manuell modus. Hvordan arter reguleringen seg ved omkoplingen?
Hvilken verdi fikk u0 ved omkoplingen (sammenlikne med
verdien av u rett før omkoplingen)?
- Kople regulatoren over til automatisk modus. Hvordan arter
reguleringen seg?
[KYBSIM] [TechTeach]
Oppdatert 11.9.04.
Utviklet av
Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no. |