1. Opisite P,I,PD i PID djelovanje P
I
PI
Mat. opis
yp=kp(t)
y p k i (t )dt
Prenosna funkcija
GR(s)=kp
G (s )
ki s
1 y p k p dt Ti
1 G R k p 1 T is
PD
PID
d y p k p Td dt
1 d y p k p dt Td Ti dt
G R k p 1 Td s
1 G R k p 1 Td s Ti s
yp kiT i
Prijelazna funkcija
kp
t Ti
svojstva
djeluje brzo, ali ne otklanja trajno reg. odstup.,tj. 0 0
djeluje sporo, otklanja trajno reg. odstup.,tj. 0 0
dobra svojstva od P i I regulatora
P: osigurava stabilnost D: se suprotstavlja brzim promjenama regulirane veličine koje nastaju pri djelovanju poremećaja. ali ne otklanja trajno reg. odstup.,tj.
P: osigurava stabilnost, I: otklanja odstupanje, D: daje brzinu odziva i prigušuje sklonost sustava k osciliranju.
0 0
primjena
za reg. I – proc.
za reg. P – proc.
najčešće se koristi
eliminiranje kašnjenja
za brze procese
2. Kada primjenjujemo PD regulator i zasto? PD regulator se koristi kod procesa nižeg reda koji imaju jednu prevladavajuću konstantu τ, s kojom se izjednači Td. Proporcionalno djelovanje daje PD regulatoru neposrednost i stabilnost djelovanja, dok se derivacijsko djelovanje suprotstavlja brzim promjenama regulirane velicine koje nastaju pri djelovanju poremecaja. Primjenjujemo ga kad zelimo eliminirati kasnjenja.
3. Nacrtaj odziv PID regulatora ako je nastupila skokomicna promjena vrijednosti mjerene velicine.
Odziv PID regulatora na jediničnu odskočnu pobudu.
4. Sto je derivacijsko, a sto integracijsko vrijeme? Td (derivacijsko) vrijeme – je vrijeme potrebno kod PD regulatora da P djelovanje napravi isti učinak kao D na početku. Ti (integracijsko) – vrijeme koje je potrebno da se kod PI regulatora da integracijsko djelovanje ostvari isti učinak kao kod P na početku. 5. Opisite podesavanje regulacijskog djelovanja za PID regulator (iskustvena metoda). Podešavanje parametara se mora provesti na temelju izmjerenih odziva u procesu, i to bilo da se mjere odzivi kada je regulator uključen, ili ako je moguće, kada je PID regulator isključen iz povratne veze. Najjednostavniji i najpoznatiji postupak podesavanja PID regulatora je Ziegler-nicholsov postupak. 1. Poništiti sva djelovanja Kp 0, Td 0, Ti ∞ 2. Kp : Postupno povećavati proporcionalno djelovanje do pojave prve oscilacije na izlazu procesa. 3. a) Izmijeriti period prve oscilacije TkR b) Izračunati: CkR = max promjena izlazne veličine = Y1-Y2 max promjena postavne veličine YP1-YP2 4. Nakon izmjerenog TkR i CkR iz tablica odredimo parametar regulatora.
8. Nacrtaj i objasni rad hidrauličkog pojačala s pomičnom mlaznicom
Ulje ulazi pod tlakom u pomičnu mlaznicu sa zglobom. Promjene položaja xu na ulazu sustava namještaju mlaznicu prema jednom ili drugom otvoru komore cilindra. Izlaz ovisi o trajanju ulaza = izlaz je veci sto duze traje ulaz (Izlaz ima integracijsko djelovanje). Izlaz je veci sto je trajanje ulaznog signala veća.
9. Mjerna osjetila linearnog i kutnog pomaka. Mjerna osjetila linearnog i kutnog pomaka prema vrsti mjernog signala mogu se podijeliti na: elektricna, pneumatska i hidraulicna. Najcesce se primjenjuju elektricna mjerna osjetila pomaka. Za mjerenje linearnog pomaka cesto se primjenjuje linearni varijabilni diferencijalni transformator (LVDT), a za mjerenje kutnog pomaka potenciometarski pretvornici.
10. Mjerna osjetila brzine. Za mjerenje linijske brzine koriste se različita mjerna osjetila čiji se rad zasniva na Doplerovom efektu. Odašiljač šalje val frekvencije f0 prema mjernom objektu. Ako se mjerni objekt kreće određenom brzinom v, prijemnik će primati val promijenjene frekvencije. Promjena frekvencije f je proporcionalna brzini v. Razlikujemo dva slučaja. 1. Prijemnik se kreće prema izvoru brzinom vp 2. Izvor se kreće u odnosu prema prijemniku brzinom vi
Mjerimo ju i pomoću pretvaranja linearne brzine u putnu. Kutna brzina se mjeri tahometrom.
11) Mjerna osjetila sile: Rastezno osjetilo sile se ucvrscuje na promatrano tijelo tako da se rasteže ili steže zajedno s tijelom i onda na osnovi vlastite deformacije osjeća promjene naprezanja. Pri mjerenju sile iskoristavamo dvije posljedice elastične deformacije tijela izloženog djelovanju sile, a to su naprezanje i pomak. Silu možemo mjeriti i pomoću rasteznih mjernih osjetila (tenziometrijskih traka). Imamo kapacitivno, induktivno i pizioelektrično mjerno osjetilo sile.
Zbog djelovanja sile mjenja se otpor i struja koju mjerimo. Pošto mjerimo pod raznim kutevima na temelju složenih diadgrama mjenja se smjer i veličina te sile.
11 - MJERENJE SMJERA KRETANJA
Žir je izrađen teškim kovinama. Mjere se kut između 2 okvira i kut između vanjskog okvira i kučista 10) Žiroskop Mjeri položaj (orijentaciju) objekta u odnosu na neki referentni smjer. Prema izvedbi žiroskop može biti mehanički, optički i vibracijski.
Princip rada optičkog žiroskopa se temelji na Sagnacovom efektu. Laserska zraka dijeli se na dvije zrake koje prolaze namotajem optičkih vlakana u dva suprotna smjera ili se odbijaju od odgovarajuće postavljenih zrcala tako da njihove putanje formiraju trokut. Kada se namotaj vlakana zakreće kutnom brzinom ω, zbog Sagnacovog je efekta brzina rasprostiranja laserskih zraka ovisna o kutnoj brzini ω. Laserske se zrake spajaju i stvaraju uzorak iz kojeg se može odrediti kutna brzina ω. Glavni element vibracijskog žiroskopa je silicijski element odgovarajućeg oblika pobuđen vlastitom frekvencijom. Ako taj element rotira kutnom brzinom ω okomitom na smjer vibracija, na njega djeluje Coriolisova sila koja izaziva pomak iz ravnine titranja proporcionalan kutnoj brzini ω. 18. Razlika izmedju apsolutnog i relativnog enkodera Kod apsolutnog enkodera izlaz je u čistom digitalnom obliku i daje apsolutnu poziciju dok relativni enkoder daje samo relativnu poziciju.
19. Princip rada inkrementalnog i apsolutnog optičkog enkodera Apsolutni enkoderi upotrebljavaju staklene diskove označene pomoću odgovarajućeg uzorka koncentričnih traka. Posebni odvojeni svjetlosni snopovi šalju se kroz svaku od traka prema individualnim fotoćelijama. Svaki foto senzor, odnosno njegov izlaz predstavlja jedan bit digitalnog signala (riječi) na izlazu iz enkodera. Inkrementalni enkoder ima jednostavniju konstrukciju od apsolutnoga i sastoji se od dvije trake i dva senzora čije izlaze nazivamo kanalima A i B. Kako osovina rotira, javljaju se impulsni nizovi na izlazima ta dva kanala s frekvencijom proporcionalnom brzini rotacije, a fazni odnos između ta dva signala daje smjer rotacije.
17. Princip rada mjernih osjetila temperature 1. Bimetali
Sastoji se od 2 metalne trake s različitim koeficijentima širenja. Trake su ravne ili spiralno savijene. Pomicanje slobodnog kraja indicira temperaturu elementa. 2. Termoelementi (termoparovi) Zasnivaju svoj rad na pojavi električne struje kada se spojevi metala drže na različitim temperaturama te pojavi potencijalne razlike na krajevima jednog vodiča kada postoji razlika temperature na krajevima. 3. Termootporna osjetila - termistori Termistori su elementi načinjeni od čvrstih poluvodiča, obično sa velikim negativnim temperaturnim koeficijentom. 4. Bourdonova cijev Porastom unutarnjeg tlaka Bourdonova cijev mijenja oblik i nastoji se ispuniti pa se njen zatvoreni kraj giba. Pomak se pretvara u el.signal induktivnim ili potenciometrijskim pretvornicima.
16. Usporedite mjerna osjetila temperature na bazi termoelementa i termootporna Termistori – Termistori su elementi načinjeni od čvrstih poluvodiča, obično s velikim negativnim temperaturnim koeficijentom, temperaturna područja od -100 do + 300 celzijevih stupnjeva, manje vrijeme reagiranja, jeftini
Termoelementi – temperaturna područja od -200 do +3600 celzijevih stupnjeva, vrijeme reagiranja 3-15 min. Zasnivaju svoj rad na dva efekta. Prvi predstavlja pojavu električne struje u krugu načinjenom od dva različita metala kada se spojevi metala drže na različitim temperaturama. Drugi se efekt sastoji u pojavi potencijalne razlike na krajevima jednoga vodiča kada postoji razlika temperature na krajevima. 11. Objasnite rad pneumatskog davača razine. Fluid se nalazi u elastičnoj posudi na dnu spremnika. Budući da tlak na dnu posude zavisi od visine razine, fluid će se preko elastičnog elementa membrane ili mjehova komprimirati, pri cemu se nastalo povecanje tlaka čita osjetljivim manometrom. Pri mjerenju hidrostatskog tlaka propuhivanjem zraka izjednačuje se tlak zraka u cijevi za propuhivanje sa hidrostatskim tlakom pa je tako tlak zraka u toj cijevi mjerilo razine. 12) Mjerenje viskoziteta Mjerimo ga pomoću viskozimetara s padajućom kuglicom (određujemo dinamički viskozitet na način da mjerimo vrijeme za koje kuglica prijeđe put od 100 mm u određenoj tekućini
13) Mjerna osjetila protoka Mjerači sa rotacijskim klipovima se upotrebljavaju za mjerenje protoka tekućine i plinova. Razlika tlakova okreće rotacijske klipove i prenosi određenu količinu fluida iz prostora višeg tlaka u prostor nižeg tlaka pri svakom okretaju. Prigusnice svoj rad zasnivaju na funkcionalnim zavisnostima promjene tlaka od promjene brzine kretanja fluida. Vrtložni mjerač protoka: kada se u tok tekućine postavi objekt, koji ima takav oblik da predstavlja značajan otpor protjecanju tekućine, iza tog objekta stvaraju se vrtlozi čija je frekvencija proporcionalna protoku tekućine. U cijevi uređaja se nalazi objekt koji uzrokuje stvaranje vrtloga kada kroz cijev protječe tekućina. Senzor detektira vrtloge te se obradom signala iz senzora dobiva signal proporcionalan protoku tekućine. Postoje jos magnetski, ultrazvučni, radarski mjerač i propelersko osjetilo protoka.
14) Princip rada mjernog osjetila tlaka:
Mjerenje tlaka bazira se na promjeni dimenzija, oblika ili položaja elastičnih tijela (cijevi, mjehova i membrana). Za mjerenje tlaka koristi se manometar. Manometar može biti hidraulički, mehanički i električni. Hidraulički tip radi na principu spojenih posuda. Obično je u obliku latiničnog slova U i djelomično ispunjen sa radnom tekućinom (voda, živa, alkohol). Jedan kraj cijevi je obično otvoren prema normalnom atmosferskom pritisku, a drugi je spojen sa izvorom mjerenog pritiska. Tekućina u cijevi će se pomjerati na različite visine u zavisnosti od razlike pritisaka na krajevima cijevi. Pošto je cijev baždarena, razlika pritisaka se jednostavno očitava sa skale. Mehanički manometar: Pritisak se ovdje mjeri na osnovu deformacije elastičnog tijela, koje mijenja dimenzije pod djelovanjem pritiska. Elastični element je obično izdužena komora. Komora je vezana sa kazaljkom koja pokazuje pritisak na baždarenoj skali. Elastične komore su Burdonova cijev, membrana, kapsula ili mijeh (meh). 15. Navedite najmanje tri mjerna osjetila razine i objasnite rad jednog: 1. Uređaji s plovkom 2. Kontaktne elektrode 3. Uređaji s prekidanjem zračenja 4. Mjerač razine preko refleksije zvučnih i elektromagnetski valova (tankradar, impulsni radar, frekventno modularni radar) – ovi mjerači mjere vrijeme putovanja zvučnih odnosno elektromagnetski valova kroz neki medij i koristi princip refleksije na graničnim međufaznim površinama. Izvor valova se stavlja u tekući ili plinoviti dio posude u kojoj se mjeri razina. 24. Objasnite rad pneumatskog membranskog motora Najčešći tip klipnog radijalnog pneumatskog postavnog pogona je membranski motor. Sila ulaznog tlaka p1 djeluje suprotno sili opruge, a rezultat je promjena položaja poluge koja djeluje na ventil. Takav pogon ima određeno kašnjenje zbog obujma komore i elastičnosti opruge. S dodatnim izvodom u komori ispod membrane membranski motor reagira na razliku tlakova Δp = p1-p2. 22.Svojstva elektromagnetnih postavnih pogona (solenodi) Str 126 knjige Svi solenoidi imaju brz odziv, pouzdani su, jeftini, robusni i ne iskre.
23. objasni rad klipnog motora (cilindra)
Dvoradni cilindar Sastoji se od klipa i tijela cilindra. Klip ima produženje koje izlazi s jedne strane cilindra. Fluid može kroz otvore ući i izaći na obje strane klipa. Pod normalnim radnim uvjetima oba kraja cilindra su ispunjena fluidom. Ako fluid uđe na otvor (A), klip će se pomaknuti u desno, pa fluid mora izaći kroz otvor (B). 26. Podjela regulacije prema: stabilnosti , karakteru ulaznih velicina, nacinu funk., nacinu formiranja izvr. djelovanja na objekt Prema stabilnosti: - stabilni, nestabilni, kvazistabilni Prema karakteru ulaznih veličina: - analogni, (refleksibilni) i digitalni Prema načinu funkcioniranja: - automatska stabilizacija, programska regulacija, servo sustavi Prema načinu formiranja djelovanja na objekt: - neposredna i posredna regulacija
29. Razlika izmedju automatske stabilizacije i programske regulacije Sustavi automatske stabilizacije imaju zadatak održavati izlaznu veličinu konstantnom. Konstrukcijski programski sustavi se razlikuju od sustava automatske stabilizacije po tome što kod njih postoji složeni
davač referentne veličine, tzv. programski uređaj. U sustavima programske regulacije izlazna veličina se mijenja po unaprijed zadanome programu. Program može biti funkcija vremena i funkcija parametara.
33. Pneumomehanički regulator (Regulira tlak u pneumatskim vodovima)
Kroz regulator protječe fluid čiji pritisak pi treba biti približno jednak konstantnom zadanom pritisku pr, koji se postavlja pomoću vijka pritezanjem opruge. Na taj način regulator pamti željeni tlak. Ako se tlak pi poveća, membrana se podiže zatvarajući ventil uslijed čega se fluid više prigušuje i njegov tlak opada.
32. Elektronički PID regulator
Odabirom impedancija Zu i Zf postižemo željeno djelovanje, npr. ako su impedancije samo otpornici, tada imamo regulator s P - djelovanjem.( Zu – ulazna impedancija, Zf – impedancija u krugu povratne veze pojačala.)
