DØDTIDSKOMPENSERING

• Bilde av simulatorens frontpanel
• Hva trengs for å kunne kjøre simulatoren? Les for å få siste informasjon!
• Tips for bruk av simulatoren
• Simulatoren: dodtidskomp.exe (klikk for å laste ned). Simulatoren kjører umiddelbart etter nedlasting ved å trykke Åpne i nedlastingsvinduet. Alternativt kan du først lagre en kopi av exe-filen på en selvvalgt katalog på PC'en og deretter kjøre exe-filen, hvilket starter simulatoren.

Innledning

Denne simulatoren simulerer et reguleringsystem basert på dødtidskompensering - også kalt Smith-prediktor. Prosessen som reguleres, er gitt som en transferfunksjonsmodell av typen "1. ordens system med dødtid". For illustrasjonens skyld simuleres samtidig (i parallell) et tradisjonelt PID-reguleringssystem for den samme prosessen.

I dødtidskompensatoren inngår en PID-regulator. I simulatoren er det lagt inn mulighet for å stille inn denne som en PI-regulator basert på polplasseringsdesign [jf. kap. 8.3.3 i Praktisk reguleringsteknikk].

I simulatoren kan PID-regulatoren i den tradisjonelle reguleringssløyfen kan stilles inn som en PI-regulator vha. Skogestads metode for innstilling av PID-regulatorer for prosesser med dødtid [jf. tabell 8.2 i kap. 8.4 i Praktisk reguleringsteknikk].

Oppgaver

Dersom ikke annet blir angitt, skal du bruke forhåndsverdiene for de enkelte parametrene (forhåndsverdien fås via høyreklikk på det aktuelle elementet på frontpanelet).

1. Perfekt prosessmodell: Bruk følgende parametre i prosessmodellen for den regulerte prosessen og i prosessmodellen som benyttes internt i dødtidskompensatoren: Ku = 1 = Kv, T = 0,5 sek og tau = 2 sek (relativt stor dødtid). Det er altså ikke modellfeil.
   1. Still inn en PI-regulator for dødtidskompensatoren og en PI-regulator i den tradisjonelle reguleringssløyfen. (Du kan evt. bruke følgende regulatorparametre: Kp = 1,4 og Ti = 0,17 for dødtidskompensatoren og Kp = 0,17 og Ti = 0,50 for den tradisjonelle PID-sløyfen.)
   2. Undersøk (med simulering) om følgeegenskapene og kompenseringsegenskapene (reguleringsegenskapene) er bedre med dødtidskompensatoren enn med tradisjonell PI(D)-regulering. Du kan da sette på f.eks. sprang i referansen og i forstyrrelsen (etter tur).
2. Dødtidskompensatorens robusthet overfor modellfeil: Behold i utgangspunktet parametrene fra deloppgave 1, bortsett fra de endringene som angis nedenfor.
   1. Øk dødtiden i den regulerte prosessen fra 2,0 til 2,5 sek (uten at regulatorparametrene skal endres). Er dødtidskompensatoren robust overfor denne modellfeilen (observer reguleringssystemets stabilitet)? Er den tradisjonelle reguleringssystemet robust?
   2. Er de to reguleringssystemenes stabilitetsegenskaper robuste overfor en reduksjon av dødtiden i den regulerte prosessen fra 2,0 til 1,5?
3. Bedring av dødtidskompensatorens robusthet?:
   1. Still inn PI-regulatoren i dødtidskompensatoren ut fra følgende "slappere" eller forsiktigere krav: Den relative dempningsfaktoren, z, for den interne reguleringssløyfen i dødtidskompensatoren økes fra 0,6 til 0,8, og dessuten reduseres den udempede resonansfrekvensen, w₀, til det halve (fra 4 til 2 rad/s). (Du kan evt. bruke følgende PI-parametre for dødtidskompensatoren: Kp = 0,6 og Ti = 0,3 sek.)
   2. Undersøk om dødtidskompensatorens robusthet er bedret i forhold til i oppgave 2.

[KYBSIM] [TechTeach]

Oppdatert 2.2.04. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.