MÅLESTØY I REGULERINGSSLØYFEN



Beskrivelse av systemet som simuleres

I denne simulatoren reguleres en prosess i form av en transferfunksjon (som er en seriekopling av 2 stk. 1. ordens systemer og en tidsforsinkelse). Du kan legge inn konstant og random (tilfeldig) målestøy. Målesignalet kan filtreres med et 1. ordens lavpassfilter eller et dødbåndelement.


Motivasjon

Målene med denne simulatoren er å oppleve de uheldige virkningene som målestøy kan ha på et reguleringssystem og hvordan disse virkningene kan reduseres.


Motivasjon

Målestøy er et problem i de fleste praktiske reguleringssløyfer. Støyen representerer falsk prosessinformasjon som, via regulatoren, kan gi uheldig påvirkning av pådragsorganet og derigjennom prosessen. Noen eksempler på målestøy:

  • Ultralydbasert måling av nivå i væsketank. Nivået måles ved å måle gangtiden for et lydsignal som reflekteres av væskens overflate. Bølger på denne overflaten vil gi støy i nivåmålingen.
  • Støy fra elektroniske komponenter.
  • Støy indusert av nettspenningen.

Dersom støykilden ikke kan fjernes, kan støyen dempes med et signalfilter.


Oppgaver

Dersom prosessparameterverdiene som er lagt inn som forhåndsverdier i simulatoren, benyttes, kan PID-parameterverdier være Kp=2,8, Ti=1,2 og Td=0,3, som er funnet med Ziegler-Nichols' lukket-sløyfe-metode (du kan gjerne verifisere verdiene ved selv å foreta en regulatorinnstilling). Regulatoren skal stå i auto-modus med mindre annet er angitt i oppgavene nedenfor.

Start simulatoren. Legg inn random målestøy.

  1. Målefiltrering med 1. ordens lavpassfilter:
    1. Hvordan påvirker lavpassfilterets båndbredde filterets evne til å filtrere eller dempe målestøyen ? (Observer da signalet ymf for noen forskjellige båndbredder. Støydempningen kan kvantifiseres med variansen av ymf.)
    2. Hva har filteret å si for variansen av pådraget? (Observer variansen av pådraget u med og uten filter.)
    3. Hva skjer med stabiliteten av reguleringssløyfen dersom båndbredden velges spesielt liten? Hva kan du evt. gjøre for å redusere stabilitetsproblemet (annet enn å endre filterets egenskaper)?
    4. Hva skjer med sammenhengen mellom den ufiltrerte prosessmålingen og den filtrerte prosessmålingen dersom båndbredden velges spesielt liten?

     

  2. Målefiltrering med dødbåndelement:
    1. Hvordan påvirker dødbåndets størrelse dødbåndelementets evne til å redusere eller fjerne støyen i målesignalet?
    2. Hva skjer med stabiliteten i reguleringssløyfen når dødbåndelementet inngår i sløyfen?

[KYBSIM] [TechTeach]


Oppdatert 11.9.04. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.