REDUKSJON AV PÅDRAGSSPARK I PID-SLØYFEN

• Bilde av simulatorens frontpanel
• Hva trengs for å kunne kjøre simulatoren? Les for å få siste informasjon!
• Tips for bruk av simulatoren
• Simulatoren: paadragsspark.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.

Beskrivelse av systemet som simuleres

I denne simulatoren simuleres et reguleringssystem for en prosess representert ved en transferfunksjonsmodell. Modellen er to tidskostantledd i serie med en tidsforsinkelse. Regulatoren er en PID-regulator med mulighet til å velge redusert referansevekt (settpunktsvekt) i proporsjonalleddet og i derivatleddet.

Anta at derivatleddet er på formen

u_d = K_pT_d d(w_dy_r-y)/dt

der w_d er vekten, som har verdi 1 eller 0 (en kan tenke seg verdier mellom 1 og 0, men slike verdier er vanligvis ikke benyttet). Normalt er w_d lik 1.

I enkelte regulatorer kan en også velge redusert referansevekt i proporsjonalleddet:

u_p = K_p(w_py_r-y)

der vekten w_p kan være f.eks. 0,3 (mot normalt 1).

Redusert referansevekt medfører at brå referanseendringer ikke forplanter seg direkte til pådraget. Dette kan være fordelaktig for pådragsbruken (pådragsorganet), men det medfører samtidig at reguleringssløyfen vil følge referanseendringer (noe) tregere, hvilket kan være uheldig dersom regulatoren brukes som sekundærregulator i et kaskadereguleringssystem.

En alternativ måte å oppnå forsiktigere pådragsbruk på, er å sørge for at referansen ikke kan endres brått, f.eks. ved å la referansen bli endret som rampe (altså ikke som et sprang) fra den nåværende referanseverdien til den nye.

Mål

Målene med denne simulatoren er å observere fordelene og ulempene ved å innføre reduserte referansevekter i proporsjonalleddet og i derivatleddet i en PID-regulator, samt å se at ramping av referansen kan være et alternativ til redusert referansevekting.

Motivasjon

I mange kommersielle regulatorer kan en angi redusert vekt av referansen (settpunktet) i proporsjonalleddet og/eller i derivatleddet. Det er viktig å være klar over fordelene og ulempene ved å innføre slik redusert referansevekting, samt å kjenne til den alternative løsningen å justere referansen mykere, f.eks. som en rampe.

Oppgaver

Med standard prosessparameterverdier (Ku=1, Kv=1, T1=2, T2=1, tau=0,5, som angitt på simulatorens frontpanel), er passende PID-parameterverdier

Kp=3,6; Ti=2,0; Td=0,5

(funnet med Ziegler-Nichols' lukket-sløyfe-metode). Du kan gjerne bruke disse PID-parameterverdiene i oppgavene nedenfor.

Start simulatoren.

1. Redusert referansevekt i D-leddet:
   1. Endre referansen som et sprang (f.eks. fra 50% til 60%). Hva betyr det for pådragets tidsforløp at vektfaktoren w_d for referansen i D-leddet er 0 i stedet for normalverdien 1?
   2. Endre referansen som et sprang (f.eks. fra 50% til 60%). Har redusert w_d noen betydning for reguleringssystemets følgeegenskaper (hurtighet), dvs. evne til å følge referansen? Hvorfor/hvorfor ikke?
   3. Endre forstyrrelsen som et sprang (f.eks. fra 0 til -40). Har redusert w_d noen betydning for reguleringssystemets reguleringsegenskaper, dvs. evnen til å kompensere for forstyrrelsen? Hvorfor/hvorfor ikke?

    

2. Redusert referansevekt i P-leddet:
   1. Endre referansen som et sprang (f.eks. fra 50% til 60%). Hva betyr det for pådragets tidsforløp at vektfaktoren w_p for referansen i P-leddet er 0,3 i stedet for normalverdien 1? (Foreta den angitte sprangendringen av referansen for begge tilfeller.)
   2. Endre referansen som et sprang (f.eks. fra 50% til 60%). Har redusert w_p noen betydning for reguleringssystemets følgeegenskaper (hurtighet), dvs. evne til å følge referansen? Hvorfor/hvorfor ikke?
   3. Endre forstyrrelsen som et sprang (f.eks. fra 0 til -40). Har redusert w_p noen betydning for reguleringssystemets reguleringsegenskaper, dvs. evnen til å kompensere for forstyrrelsen? Hvorfor/hvorfor ikke?

    

3. Rampeformet referanseendring: La referansevektene være 1 både i P- og D-leddet. Blir pådraget roligere ved rampeformet referanseendring enn ved sprangformet referanseendring?

[KYBSIM] [TechTeach]

Oppdatert 12.9.04. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.